ES2742950T3

ES2742950T3 -

Info

Publication number: ES2742950T3
Application number: ES16719116T
Authority: ES
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2020-02-17
Anticipated expiration: 2036-04-15
Also published as: CN107912023A; GB201506381D0; EP3283134B1; CN107912023B; EP3283134A1; JP6774962B2; JP2018514525A; US10286075B2; US20180214551A1; WO2016166550A1

Abstract

Una partícula de embolización que comprende una micropartícula recubierta con una pluralidad de nanopartículas, nanopartículas que comprenden un óxido metálico dopado con uno o más elementos de las tierras raras, en donde el óxido metálico es dióxido de titanio, óxido de cinc o dióxido de cerio.An embolization particle comprising a microparticle coated with a plurality of nanoparticles, nanoparticles comprising a metal oxide doped with one or more rare earth elements, where the metal oxide is titanium dioxide, zinc oxide, or cerium dioxide.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Partícula de embolizaciónEmbolization particle

Campo de la invenciónField of the Invention

La presente invención se refiere a una partícula de embolización y a composiciones que comprenden una pluralidad de partículas de embolización. También se describe el uso de partículas de embolización en combinación con radiación de rayos X o radiación por haces de protones para el tratamiento de cáncer, como es el uso de las partículas para embolización. La invención también proporciona un método de producción de una partícula de embolización.The present invention relates to an embolization particle and compositions comprising a plurality of embolization particles. The use of embolization particles in combination with X-ray radiation or proton beam radiation for cancer treatment, such as the use of embolization particles, is also described. The invention also provides a method of producing an embolization particle.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Se pueden usar varias técnicas diferentes en la gestión y el tratamiento de cánceres. Estas incluyen métodos quimioterapéuticos, métodos radioterapéuticos, terapia fotodinámica, métodos quirúrgicos, terapia hormonal y embolización.Several different techniques can be used in the management and treatment of cancers. These include chemotherapeutic methods, radiotherapeutic methods, photodynamic therapy, surgical methods, hormonal therapy and embolization.

La embolización es un procedimiento no quirúrgico, mínimamente invasivo, en el que vasos sanguíneos se ocluyen selectivamente introduciendo émbolos. Esta técnica se puede usar para tratar varias afecciones diferentes tales como aneurismas, fibroides uterinos y cáncer (Abramowitz S. D. et al., Radiology, 2009; 250(2): 482-487). En los tratamientos para el cáncer, se pueden introducir partículas embólicas en la corriente sanguínea próxima a la diana y alojarse en los pequeños vasos que alimentan el tumor restringiendo la circulación sanguínea. Como resultado, se reducen los suministros de oxígeno y nutrientes al tumor que provoca necrosis tumoral.Embolization is a non-surgical, minimally invasive procedure, in which blood vessels are selectively occluded by introducing emboli. This technique can be used to treat several different conditions such as aneurysms, uterine fibroids and cancer (Abramowitz S. D. et al., Radiology, 2009; 250 (2): 482-487). In cancer treatments, embolic particles can be introduced into the bloodstream near the target and lodged in the small vessels that feed the tumor restricting blood circulation. As a result, oxygen and nutrient supplies to the tumor that causes tumor necrosis are reduced.

También son eficaces métodos radioterapéuticos y terapia fotodinámica en la reducción del tamaño tumoral. Se usa comúnmente terapia fotodinámica (PDT) para tratar algunos tipos de cáncer. La PDT implica inyectar un agente fotosensibilizante en la circulación sanguínea de un paciente. El agente es absorbido por células en todo el cuerpo, pero generalmente se acumula en el tumor debido a anomalías o defectos en la vasculatura tumoral. También es rápidamente absorbido por células cancerosas, que tienden a crecer y dividirse mucho más rápidamente que las células sanas y, por tanto, tienen una mayor actividad metabólica.Radiotherapeutic methods and photodynamic therapy are also effective in reducing tumor size. Photodynamic therapy (PDT) is commonly used to treat some types of cancer. PDT involves injecting a photosensitizing agent into a patient's bloodstream. The agent is absorbed by cells throughout the body, but usually accumulates in the tumor due to abnormalities or defects in the tumor vasculature. It is also rapidly absorbed by cancer cells, which tend to grow and divide much faster than healthy cells and, therefore, have a higher metabolic activity.

Aproximadamente 24 a 72 horas después de la inyección, cuando la mayoría del agente ha abandonado las células normales, pero sigue en el tumor, solo el tumor se expone a luz de una frecuencia específica, tal como luz UV o luz de láser. El agente fotosensibilizante que se ha acumulado en el tumor se excita por exposición a esta luz y reacciona con el oxígeno cercano o moléculas de agua en el tejido para producir especies reactivas de oxígeno (ROS), tales como oxígeno singlete (vida media de 3,7 ms y una distancia de difusión de 82 nm), un radical superóxido (vida media de 50 ms y una distancia de difusión de 320 nm) o un radical hidroxilo (vida media de 10-7 s y una distancia de difusión de 4,5 nm). Las ROS producidas superan la capacidad de defensa del antioxidante de células cercanas, dando así como resultado la destrucción de células cancerosas en el tumor. Las cortas vidas y las distancias de difusión de las ROS permiten que las células cancerosas sean destruidas siendo causado poco o ningún daño a las células sanas vecinas. Además de destruir directamente las células cancerosas, la PDT también parece encoger o destruir los tumores dañando los vasos sanguíneos en el tumor, privándolos así de nutrientes. Un beneficio adicional es que PDT también puede activar el sistema inmunitario del paciente para atacar las células tumorales.Approximately 24 to 72 hours after the injection, when most of the agent has left normal cells, but remains in the tumor, only the tumor is exposed to light of a specific frequency, such as UV light or laser light. The photosensitizing agent that has accumulated in the tumor is excited by exposure to this light and reacts with nearby oxygen or water molecules in the tissue to produce reactive oxygen species (ROS), such as singlet oxygen (half-life of 3, 7 ms and a diffusion distance of 82 nm), a superoxide radical (half-life of 50 ms and a diffusion distance of 320 nm) or a hydroxyl radical (half-life of 10-7 s and a diffusion distance of 4.5 nm). The ROS produced exceed the antioxidant defense capacity of nearby cells, resulting in the destruction of cancer cells in the tumor. The short lives and diffusion distances of ROS allow cancer cells to be destroyed, causing little or no damage to neighboring healthy cells. In addition to directly destroying cancer cells, PDT also appears to shrink or destroy tumors by damaging blood vessels in the tumor, thus depriving them of nutrients. An additional benefit is that PDT can also activate the patient's immune system to attack tumor cells.

Se conoce que el dióxido de titanio genera ROS tras la exposición a luz UV y se ha investigado el efecto del dióxido de titanio sobre células de adenocarcinoma humano cultivadas después de irradiación UV (Xu et al., Supramolecular Science, 5 (1998), 449-451). En este estudio, la microscopía electrónica de transmisión (TEM) mostró alteración de la membrana celular y el sistema de endomembrana de las células como resultado de estrés oxidativo. Se cree que las partículas de dióxido de titanio producen radicales hidroxilo que oxidan los lípidos de membrana de las células para producir peroxidantes, que entonces establecen una serie de reacciones en cadena de peroxidantes. Las células malignas oxidativamente estresadas evolucionan a un estado necrótico que da como resultado su destrucción.It is known that titanium dioxide generates ROS after exposure to UV light and the effect of titanium dioxide on human adenocarcinoma cells cultured after UV irradiation has been investigated (Xu et al., Supramolecular Science, 5 (1998), 449 -451). In this study, transmission electron microscopy (TEM) showed alteration of the cell membrane and cell endomembrane system as a result of oxidative stress. It is believed that titanium dioxide particles produce hydroxyl radicals that oxidize the membrane lipids of cells to produce peroxidants, which then establish a series of chain reactions of peroxidants. Oxidatively stressed malignant cells evolve into a necrotic state that results in their destruction.

El dióxido de titanio y muchos de los agentes fotosensibilizantes usados en PDT son excitados por luz de una longitud de onda específica que no puede penetrar profunda en un cuerpo humano. Por consiguiente, la PDT se ha limitado al tratamiento de cánceres superficiales, tales como cánceres de piel.Titanium dioxide and many of the photosensitizing agents used in PDT are excited by light of a specific wavelength that cannot penetrate deep into a human body. Consequently, PDT has been limited to the treatment of superficial cancers, such as skin cancers.

Los cánceres en otras localizaciones del cuerpo se pueden tratar mejor usando radioterapia, que implica el uso de radiación ionizante, tal como rayos X o radiación por haces de protones. Sin embargo, algunos tipos de cáncer, tales como cáncer de células renales, son radiorresistentes debido a que las dosis de radiación requeridas para destruir el cáncer son demasiado altas para ser seguras en la práctica clínica. Las dosis de radiación más altas también están asociadas con un riesgo elevado de causar cáncer.Cancers in other locations of the body can be better treated using radiation therapy, which involves the use of ionizing radiation, such as X-rays or proton beam radiation. However, some types of cancer, such as renal cell cancer, are radiosistant because the radiation doses required to destroy the cancer are too high to be safe in clinical practice. Higher radiation doses are also associated with a high risk of causing cancer.

El documento de patente US 2013/323306 A1 desvelas micropartículas de embolización. US patent document 2013/323306 A1 discloses embolization microparticles.

El documento de patente WO 2011/070324 describe nanopartículas de óxido metálico dopadas con elementos de las tierras raras. Se ha mostrado que estas partículas son eficaces en causar muerte celular tras la exposición a radiación de rayos X.WO 2011/070324 describes metal oxide nanoparticles doped with rare earth elements. These particles have been shown to be effective in causing cell death after exposure to X-ray radiation.

Morrison et al., Pharm Res (2014) 31:2904-2917, describen micropartículas recubiertas con nanopartículas que comprenden agentes quimioterapéuticos.Morrison et al., Pharm Res (2014) 31: 2904-2917, describe microparticles coated with nanoparticles comprising chemotherapeutic agents.

Es un objeto de la presente invención proporcionar una nueva forma de tratamiento para los cánceres.It is an object of the present invention to provide a new form of treatment for cancers.

Sumario de la invenciónSummary of the invention

Los inventores han encontrado que se pueden producir partículas de embolización multimodales que combinan eficacia de embolización con eficacia radioterapéutica. Esto ofrece una nueva técnica para tratar cáncer embolizando simultáneamente la vasculatura tumoral tratando radioterapéuticamente el tumor. También se ha encontrado sorprendentemente que la partícula de embolización de la invención comprende nanopartículas que son radioterapéuticamente eficaces incluso en condiciones hipóxicas.The inventors have found that multimodal embolization particles can be produced that combine embolization efficiency with radiotherapeutic efficacy. This offers a new technique to treat cancer by simultaneously embolizing the tumor vasculature by treating the tumor radiotherapeutically. It has also been surprisingly found that the embolization particle of the invention comprises nanoparticles that are radiotherapeutically effective even under hypoxic conditions.

Así, la invención proporciona una partícula de embolización que comprende una micropartícula recubierta con una pluralidad de nanopartículas, nanopartículas que comprenden un óxido metálico dopado con uno o más elementos de las tierras raras, en donde el óxido metálico es dióxido de titanio, óxido de cinc o dióxido de cerio.Thus, the invention provides an embolization particle comprising a microparticle coated with a plurality of nanoparticles, nanoparticles comprising a metal oxide doped with one or more rare earth elements, wherein the metal oxide is titanium dioxide, zinc oxide or cerium dioxide.

La invención proporciona además una composición que comprende una pluralidad de partículas de embolización, en donde cada partícula de embolización comprende una micropartícula recubierta con una pluralidad de nanopartículas, nanopartículas que comprenden un óxido metálico dopado con uno o más elementos de las tierras raras, en donde el óxido metálico es dióxido de titanio, óxido de cinc o dióxido de cerio.The invention further provides a composition comprising a plurality of embolization particles, wherein each embolization particle comprises a microparticle coated with a plurality of nanoparticles, nanoparticles comprising a metal oxide doped with one or more rare earth elements, wherein The metal oxide is titanium dioxide, zinc oxide or cerium dioxide.

También se proporciona por la invención una composición farmacéutica que comprende una pluralidad de partículas de embolización como se define en el presente documento y uno o más excipientes o diluyentes farmacéuticamente aceptables.Also provided by the invention is a pharmaceutical composition comprising a plurality of embolization particles as defined herein and one or more pharmaceutically acceptable excipients or diluents.

La invención también proporciona una partícula de embolización de la invención, una composición de la invención o una composición farmacéutica de la invención, para su uso en el tratamiento de cáncer en combinación con radiación de rayos X o radiación por haces de protones. Se proporciona además una partícula de embolización, composición o composición farmacéutica de la invención, para su uso en embolización.The invention also provides an embolization particle of the invention, a composition of the invention or a pharmaceutical composition of the invention, for use in the treatment of cancer in combination with X-ray radiation or proton beam radiation. An embolization particle, composition or pharmaceutical composition of the invention is also provided for use in embolization.

También se desvela un método de tratamiento de cáncer en un sujeto que comprende:A method of treating cancer in a subject comprising:

a) administrar a un sujeto una partícula de embolización, una composición, o una composición farmacéutica de la invención; ya) administering to a subject an embolization particle, a composition, or a pharmaceutical composition of the invention; Y

b) dirigir radiación de rayos X, o radiación por haces de protones, a un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral. La invención proporciona además un proceso de producción de una partícula de embolización que comprende una micropartícula recubierta con una pluralidad de nanopartículas, nanopartículas que comprenden un óxido metálico dopado con uno o más elementos de las tierras raras, en donde el óxido metálico es dióxido de titanio, óxido de cinc o dióxido de cerio, cuyo proceso comprende: (i) proporcionar una micropartícula; (ii) poner en contacto la micropartícula con una pluralidad de las nanopartículas; y (iii) calentar la micropartícula y las nanopartículas para formar la partícula de embolización.b) direct X-ray radiation, or radiation by proton beams, to a place or site of cancer or tumor tissue. The invention further provides a process for producing an embolization particle comprising a microparticle coated with a plurality of nanoparticles, nanoparticles comprising a metal oxide doped with one or more rare earth elements, wherein the metal oxide is titanium dioxide. , zinc oxide or cerium dioxide, the process of which comprises: (i) providing a microparticle; (ii) contacting the microparticle with a plurality of the nanoparticles; and (iii) heating the microparticle and nanoparticles to form the embolization particle.

Breve descripción de las figurasBrief description of the figures

La Figura 1 muestra micrografías electrónicas de transmisión (TEMs) de nanopartículas de TiO²dopadas con Gd (TiO²:Gd) que muestran tamaño, forma y cristalinidad a dos escalas.Figure 1 shows transmission electron micrographs (TEMs) of TiO ² nanoparticles doped with Gd (TiO ² : Gd) showing size, shape and crystallinity at two scales.

La Figura 2 muestra los resultados de espectroscopía de rayos X por dispersión de energía (EDX) que muestran la presencia de gadolinio en partículas de titania dopadas.Figure 2 shows the results of energy dispersion X-ray spectroscopy (EDX) showing the presence of gadolinium in doped titania particles.

La Figura 3 muestra una micrografía electrónica de barrido (SEM) de micropartículas de poliestireno sintetizadas en el laboratorio para dar un intervalo de tamaños.Figure 3 shows a scanning electron micrograph (SEM) of polystyrene microparticles synthesized in the laboratory to give a range of sizes.

La Figura 4 muestra la cuantificación del intervalo de tamaños de micropartículas de poliestireno sintetizadas en el laboratorio.Figure 4 shows the quantification of the range of sizes of polystyrene microparticles synthesized in the laboratory.

La Figura 5 muestra una imagen de SEM que muestra micropartículas de poliestireno de 39 pm fluorescentes comerciales que se han recubierto con partículas de titania dopadas. Figure 5 shows an SEM image showing commercial 39 fluorescent polystyrene microparticles that have been coated with doped titania particles.

La Figura 6 muestra una imagen de SEM de alta resolución de micropartículas de poliestireno recubiertas con partículas de titania dopadas.Figure 6 shows a high resolution SEM image of polystyrene microparticles coated with doped titania particles.

La Figura 7 muestra los resultados de muerte celular antes (0 Gray) y después (3 Gray) de la exposición a rayos X para células de rabdomiosarcoma que se incubaron con o bien nanopartículas de titania dopadas (TiO²-Gd) o sin dopar (TO²) como o bien nanopartículas libres o nanopartículas unidas a poliestireno (PS), o incubadas con PBS como control. Todas las muestras se normalizaron al control.Figure 7 shows the results of cell death before (0 Gray) and after (3 Gray) of X-ray exposure for rhabdomyosarcoma cells that were incubated with either doped titanium nanoparticles (TiO ² -Gd) or without doping ( TO ² ) as either free nanoparticles or polystyrene-bound nanoparticles (PS), or incubated with PBS as a control. All samples were normalized to the control.

La Figura 8 muestra el efecto de partículas de titania dopadas en la supervivencia clonogénica de células HeLa tras la irradiación de 3 Gy.Figure 8 shows the effect of doped titania particles on the clonogenic survival of HeLa cells after irradiation of 3 Gy.

La Figura 9 muestra el efecto de incubación en condiciones hipóxicas (0,2 % de O²) sobre la proliferación celular en presencia de nanopartículas de titania.Figure 9 shows the effect of incubation under hypoxic conditions (0.2% O ² ) on cell proliferation in the presence of titania nanoparticles.

La Figura 10 muestra un esquema de un método de formación de una partícula de embolización según la invención.Figure 10 shows a scheme of a method of forming an embolization particle according to the invention.

La Figura 11 muestra que partículas de titania dopadas son aún radiosensibilizadores eficientes después de recubrir partículas embólicas.Figure 11 shows that doped titania particles are still efficient radiosensitizers after coating embolic particles.

Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention

La invención proporciona una partícula de embolización que comprende una micropartícula recubierta con una pluralidad de nanopartículas, nanopartículas que comprenden un óxido metálico dopado con uno o más elementos de las tierras raras, en donde el óxido metálico es dióxido de titanio, óxido de cinc o dióxido de cerio.The invention provides an embolization particle comprising a microparticle coated with a plurality of nanoparticles, nanoparticles comprising a metal oxide doped with one or more rare earth elements, wherein the metal oxide is titanium dioxide, zinc oxide or dioxide of cerium.

La micropartícula está recubierta con la pluralidad de nanopartículas. Es la superficie de la micropartícula la que normalmente se recubre con las nanopartículas. Así, la micropartícula normalmente forma el núcleo de la partícula de embolización y las nanopartículas forman normalmente un recubrimiento, o capa externa, sobre el núcleo. El recubrimiento de las nanopartículas normalmente es continuo, es decir, sustancialmente toda la superficie (por ejemplo, más de 95 % de la superficie) de la micropartícula está recubierta con las nanopartículas. El recubrimiento de nanopartículas normalmente comprende varias capas de nanopartículas y puede tener un espesor de más de 30 nm. El recubrimiento no requiere necesariamente que se requiera material adicional para fijar (recubrir) las nanopartículas a la superficie y las nanopartículas normalmente se adhieren directamente a la superficie de la micropartícula. Como se trata más adelante, las nanopartículas pueden ser sinterizadas con la micropartícula y esto provoca normalmente que las nanopartículas recubran la micropartícula.The microparticle is coated with the plurality of nanoparticles. It is the surface of the microparticle that is normally coated with the nanoparticles. Thus, the microparticle normally forms the nucleus of the embolization particle and the nanoparticles normally form a coating, or outer layer, on the core. The coating of the nanoparticles is usually continuous, that is, substantially the entire surface (for example, more than 95% of the surface) of the microparticle is coated with the nanoparticles. The nanoparticle coating typically comprises several layers of nanoparticles and can have a thickness of more than 30 nm. Coating does not necessarily require that additional material be required to fix (coat) the nanoparticles to the surface and the nanoparticles usually adhere directly to the surface of the microparticle. As discussed below, the nanoparticles can be sintered with the microparticle and this normally causes the nanoparticles to coat the microparticle.

Normalmente, el núcleo de la partícula de embolización comprende la micropartícula y la capa más externa de la partícula de embolización comprende las nanopartículas. En algunos casos, el núcleo de la partícula de embolización puede consistir en la micropartícula y la capa más externa de la partícula de embolización puede consistir en las nanopartículas. La micropartícula puede comprender además algunas de las nanopartículas, u otras nanopartículas diferentes.Normally, the core of the embolization particle comprises the microparticle and the outermost layer of the embolization particle comprises the nanoparticles. In some cases, the core of the embolization particle may consist of the microparticle and the outermost layer of the embolization particle may consist of the nanoparticles. The microparticle may further comprise some of the nanoparticles, or other different nanoparticles.

La partícula de embolización puede tener un diámetro de desde 1 hasta 500 pm, por ejemplo desde 1 hasta 100 pm. Normalmente, el tamaño de la partícula de embolización es desde 5 hasta 100 pm o desde 5 hasta 50 pm. La distribución de tamaños para una pluralidad de partículas de embolización puede corresponder a la vasculatura de un tumor como se trata más adelante.The embolization particle can have a diameter of from 1 to 500 pm, for example from 1 to 100 pm. Normally, the size of the embolization particle is from 5 to 100 pm or from 5 to 50 pm. The size distribution for a plurality of embolization particles may correspond to the vasculature of a tumor as discussed below.

Como se usa en el presente documento, el término "diámetro" en el contexto de un diámetro de una única partícula se refiere al diámetro de una esfera que tiene el mismo volumen que la partícula. Así, si la partícula es esférica, el diámetro o la partícula es simplemente el diámetro. Si la partícula no es esférica (por ejemplo, esferoidal), entonces el diámetro de la partícula es el diámetro de una partícula esférica que tiene el mismo volumen.As used herein, the term "diameter" in the context of a diameter of a single particle refers to the diameter of a sphere having the same volume as the particle. Thus, if the particle is spherical, the diameter or the particle is simply the diameter. If the particle is not spherical (for example, spheroidal), then the diameter of the particle is the diameter of a spherical particle that has the same volume.

La partícula de embolización normalmente tiene una alta esfericidad. Así, las partículas normalmente son partículas redondeadas. La esfericidad de la partícula de embolización normalmente es desde 0,8 hasta 1,0.The embolization particle normally has a high sphericity. Thus, the particles are normally rounded particles. The sphericity of the embolization particle is usually from 0.8 to 1.0.

1 21 2

La esfericidad se puede calcular como TT^ ^6Vp)^( Ap donde VP es el volumen de la partícula y AP es el área de la partícula. Las partículas perfectamente esféricas tienen una esfericidad de 1,0. Todas las otras partículas tienen una esfericidad inferior a 1,0. La esfericidad media de una pluralidad de las partículas de embolización es normalmente desde 0,8 hasta 1,0. Las partículas pueden ser alternativamente no esféricas, por ejemplo en forma de esferoides achatados o prolatos. La partícula de embolización normalmente tiene una superficie lisa.The sphericity can be calculated as TT ^ ^ 6Vp) ^ ( Ap where VP is the volume of the particle and AP is the area of the particle. Perfectly spherical particles have a sphericity of 1.0. All other particles have a sphericity less than 1.0 The average sphericity of a plurality of the embolization particles is normally from 0.8 to 1.0 The particles may alternatively be non-spherical, for example in the form of flattened spheroids or prolates. It usually has a smooth surface.

Nanopartículas Nanoparticles

El óxido metálico puede ser dióxido de titanio, óxido de cinc o dióxido de cerio. El óxido metálico normalmente es dióxido de titanio (también denominado titania). Así, el óxido metálico normalmente es TiO²que puede estar en cualquier forma amorfa o cristalina. El TO ²puede ser titania anatasa o rutilo. Las nanopartículas pueden comprender óxido de cinc (ZnO) u óxido de cerio (CeO²; también conocido como ceria). Cada nanopartícula puede comprender una o más de dióxido de titanio, óxido de cinc o dióxido de cerio. Algunas nanopartículas en la partícula de embolización pueden comprender uno o más de dióxido de titanio, óxido de cinc o dióxido de cerio y otras nanopartículas en la partícula de embolización pueden comprender una combinación diferente de uno o más de dióxido de titanio, óxido de cinc o dióxido de cerio.The metal oxide may be titanium dioxide, zinc oxide or cerium dioxide. The metal oxide is usually titanium dioxide (also called titania). Thus, the metal oxide is usually TiO ² which can be in any amorphous or crystalline form. TO ² can be titania anatase or rutile. The nanoparticles may comprise zinc oxide (ZnO) or cerium oxide (CeO ² ; also known as ceria). Each nanoparticle may comprise one or more of titanium dioxide, zinc oxide or cerium dioxide. Some nanoparticles in the embolization particle may comprise one or more of titanium dioxide, zinc oxide or cerium dioxide and other nanoparticles in the embolization particle may comprise a different combination of one or more of titanium dioxide, zinc oxide or cerium dioxide

El uno o más elementos de las tierras raras puede ser cualquier elemento de las tierras raras adecuado seleccionado de la tabla periódica de los elementos. Los elementos de las tierras raras incluyen los elementos lantánidos junto con escandio e itrio. Así, el uno o más elementos de las tierras raras normalmente se seleccionan de Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm e Yb. Las nanopartículas pueden ser dopadas con dos o más elementos de las tierras raras o tres o más elementos de las tierras raras.The one or more rare earth elements may be any suitable rare earth element selected from the periodic table of the elements. Rare earth elements include lanthanide elements along with scandium and yttrium. Thus, the one or more rare earth elements are usually selected from Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb. The nanoparticles can be doped with two or more rare earth elements or three or more rare earth elements.

El uno o más elementos de las tierras raras se puede seleccionar de los lantánidos, es decir, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, e Yb o La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm e Yb (excluyendo Pm debido a su radiactividad, aunque dicha radiactividad puede ser deseada en algunas aplicaciones). El uno o más elementos de las tierras raras pueden ser uno o más, dos o más, o tres o más, elementos seleccionados de La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb. El uno o más elementos de las tierras raras se seleccionan preferentemente de Gd, Eu, Er y Nd. El uno o más elementos de las tierras raras pueden incluir Gd. El uno o más elementos de las tierras raras pueden incluir Eu. El uno o más elementos de las tierras raras pueden incluir Er. El uno o más elementos de las tierras raras pueden incluir Nd. Preferentemente, el uno o más elementos de las tierras raras incluyen Gd. El óxido metálico se puede dopar con un único elemento de las tierras raras, por ejemplo Gd. El óxido metálico se puede dopar con dos o más de los elementos de las tierras raras.The one or more rare earth elements can be selected from the lanthanides, that is, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb or La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb (excluding Pm due to its radioactivity, although such radioactivity may be desired in some applications). The one or more rare earth elements may be one or more, two or more, or three or more, elements selected from La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er , Tm, Yb. The one or more rare earth elements are preferably selected from Gd, Eu, Er and Nd. The one or more rare earth elements may include Gd. The one or more rare earth elements may include Eu. The one or more rare earth elements may include Er. The one or more rare earth elements may include Nd. Preferably, the one or more rare earth elements include Gd. The metal oxide can be doped with a single rare earth element, for example Gd. The metal oxide can be doped with two or more of the rare earth elements.

El elemento de las tierras raras está generalmente presente como un dopante en la red cristalina hospedadora del óxido metálico en forma de un catión. Cuando el óxido metálico es óxido de cerio, entonces el óxido de cerio se dopa preferentemente con al menos un elemento de las tierras raras distinto de cerio. La nanopartícula puede consistir esencialmente en óxido metálico y el elemento de las tierras raras, por ejemplo que comprende más de o igual a 98 % en peso del óxido metálico y el elemento de las tierras raras.The rare earth element is generally present as a dopant in the crystalline network hosting the metal oxide in the form of a cation. When the metal oxide is cerium oxide, then the cerium oxide is preferably doped with at least one rare earth element other than cerium. The nanoparticle can consist essentially of metal oxide and the rare earth element, for example comprising more than or equal to 98% by weight of the metal oxide and the rare earth element.

La presencia de uno o más elementos de las tierras raras como dopante en la red cristalina hospedadora de dióxido de titanio, óxido de cinc u óxido de cerio permite que estos óxidos metálicos sean excitados por rayos X, u otra radiación ionizante tal como radiación por haces de protones, para generar radicales libres, tales como especies reactivas de oxígeno (ROS), que tienen uso en el tratamiento de un cuerpo humano o animal. La cantidad de ROS generada por el óxido metálico dopado dependerá de, entre otras cosas, la identidad del dopante de elemento de las tierras raras y la energía de los rayos X usada como parte del tratamiento. Así, el óxido metálico y el (los) elemento(s) de las tierras raras se pueden seleccionar para generar una cantidad adecuada de ROS cuando se usan rayos X de una longitud de onda específica (es decir, energía) como parte del tratamiento. Esto se puede lograr seleccionando un elemento de las tierras raras como dopante que absorbe fuertemente rayos X a una energía que entra dentro del intervalo de energía de los rayos X incidentes.The presence of one or more rare earth elements as a dopant in the host crystalline network of titanium dioxide, zinc oxide or cerium oxide allows these metal oxides to be excited by X-rays, or other ionizing radiation such as beam radiation of protons, to generate free radicals, such as reactive oxygen species (ROS), which have use in the treatment of a human or animal body. The amount of ROS generated by the doped metal oxide will depend on, among other things, the identity of the rare earth element dopant and the energy of the X-rays used as part of the treatment. Thus, the metal oxide and the rare earth element (s) can be selected to generate an adequate amount of ROS when X-rays of a specific wavelength (ie, energy) are used as part of the treatment. This can be achieved by selecting a rare earth element as a dopant that strongly absorbs X-rays at an energy that falls within the energy range of the incident X-rays.

En la práctica, el aparato que se usa convencionalmente para generar rayos X para uso médico, tanto para radioterapia como para obtención de imágenes de diagnóstico (por ejemplo, radiografía), tiende a producir rayos X que tienen energías en ciertos intervalos. Normalmente, la energía de los rayos X usados en radioterapia tiende a ser superior a la de los usados para la obtención de imágenes de diagnóstico. Por ejemplo, los rayos X usados en radioterapia pueden tener una energía superior o igual a 0,04 MeV o como se trata adicionalmente a continuación. Normalmente, el óxido metálico se dopa con gadolinio (Gd). Preferentemente, el óxido metálico se dopa con gadolinio y uno o más de europio (Eu), erbio (Er) o neodimio (Nd). Así, el óxido metálico se puede dopar preferentemente con Gd y Eu; Gd y Er; Gd y Nd; Gd, Eu y Er; Gd, Eu y Nd; Gd, Er y Nd; o Gd, Eu, Er y Nd. El óxido metálico se puede dopar con gadolinio, europio y erbio.In practice, the apparatus that is conventionally used to generate X-rays for medical use, both for radiotherapy and for obtaining diagnostic images (for example, radiography), tends to produce X-rays that have energies at certain intervals. Normally, the energy of X-rays used in radiotherapy tends to be higher than that used to obtain diagnostic images. For example, X-rays used in radiotherapy can have an energy greater than or equal to 0.04 MeV or as discussed further below. Normally, the metal oxide is doped with gadolinium (Gd). Preferably, the metal oxide is doped with gadolinium and one or more of europium (Eu), erbium (Er) or neodymium (Nd). Thus, the metal oxide can preferably be doped with Gd and Eu; Gd and Er; Gd and Nd; Gd, Eu and Er; Gd, Eu and Nd; Gd, Er and Nd; or Gd, Eu, Er and Nd. The metal oxide can be doped with gadolinium, europium and erbium.

El óxido metálico se puede dopar en algunos casos con europio. Preferentemente, el óxido metálico se dopa con europio y uno o más de gadolinio, erbio o neodimio. Así, el óxido metálico se puede dopar preferentemente con Eu y Er; Eu y Nd; o Eu, Er y Nd.The metal oxide can be doped in some cases with europium. Preferably, the metal oxide is doped with europium and one or more of gadolinium, erbium or neodymium. Thus, the metal oxide can be preferably doped with Eu and Er; Eu and Nd; or Eu, Er and Nd.

El óxido metálico se puede dopar, por ejemplo, con erbio. Preferentemente, el óxido metálico se dopa con erbio y uno o más de gadolinio, europio o neodimio. Así, el óxido metálico se puede dopar preferentemente con Er y Eu; o Er y Nd.The metal oxide can be doped, for example, with erbium. Preferably, the metal oxide is doped with erbium and one or more of gadolinium, europium or neodymium. Thus, the metal oxide can be preferably doped with Er and Eu; or Er and Nd.

El óxido metálico se puede dopar, por ejemplo, con neodimio. Preferentemente, el óxido metálico se dopa con neodimio y uno o más de gadolinio, europio o erbio. Frecuentemente, el óxido metálico es titanio y el uno o más elementos dopantes comprenden gadolinio. The metal oxide can be doped, for example, with neodymium. Preferably, the metal oxide is doped with neodymium and one or more of gadolinium, europium or erbium. Frequently, the metal oxide is titanium and the one or more doping elements comprise gadolinium.

En general, el óxido metálico se dopa con uno o más elementos de las tierras raras en una cantidad total de desde 0,1 hasta 25 % en moles (por ejemplo 7,5 hasta 25 % en moles), preferentemente 1 hasta 20 % en moles, más preferentemente 2,5 hasta 15 % en moles, especialmente 5 hasta 13,5 % en moles, e incluso más preferido 7,5 hasta 12,5 % en moles. Normalmente, el óxido metálico se dopa con el uno o más elementos de las tierras raras en una cantidad total de desde 0,1 hasta 25 % en moles con respecto a la cantidad de óxido metálico.In general, the metal oxide is doped with one or more rare earth elements in a total amount of from 0.1 to 25 mol% (for example 7.5 to 25 mol%), preferably 1 to 20% in moles, more preferably 2.5 to 15 mol%, especially 5 to 13.5 mol%, and even more preferred 7.5 to 12.5 mol%. Normally, the metal oxide is doped with the one or more rare earth elements in a total amount of from 0.1 to 25 mol% with respect to the amount of metal oxide.

El óxido metálico se puede dopar con gadolinio y al menos otro metal de las tierras raras, en donde el óxido metálico se dopa con gadolinio en una cantidad de 1 a 12,5 % en moles, preferentemente desde 5 hasta 10 % en moles. El óxido metálico se puede dopar con (i) gadolinio en una cantidad de desde 3,5 hasta 12,5 % en peso; (ii) europio en una cantidad de desde 0,5 hasta 1,5 % en peso; y (iii) erbio en una cantidad de desde 0,5 hasta 1,5 % en peso. Por ejemplo, el óxido metálico se puede dopar con (i) gadolinio en una cantidad de desde 5 hasta 10 % en peso; (ii) europio en una cantidad de desde 0,75 hasta 1,25 % en peso (por ejemplo, aproximadamente 1 % en peso); y (iii) erbio en una cantidad de desde 0,75 hasta 1,25 % en peso (por ejemplo, aproximadamente 1 % en peso).The metal oxide can be doped with gadolinium and at least one other rare earth metal, wherein the metal oxide is doped with gadolinium in an amount of 1 to 12.5 mol%, preferably 5 to 10 mol%. The metal oxide can be doped with (i) gadolinium in an amount of from 3.5 to 12.5% by weight; (ii) europium in an amount of from 0.5 to 1.5% by weight; and (iii) erbium in an amount of from 0.5 to 1.5% by weight. For example, the metal oxide can be doped with (i) gadolinium in an amount of from 5 to 10% by weight; (ii) europium in an amount of from 0.75 to 1.25% by weight (for example, about 1% by weight); and (iii) erbium in an amount of from 0.75 to 1.25% by weight (for example, about 1% by weight).

El óxido metálico se puede dopar, por ejemplo, con (i) gadolinio en una cantidad de desde 3,5 hasta 12,5 % en moles; (ii) europio en una cantidad de desde 0,5 hasta 1,5 % en moles; y (iii) erbio en una cantidad de desde 0,5 hasta 1,5 % en moles. Más preferentemente, el óxido metálico se dopa con (i) gadolinio en una cantidad de desde 5 hasta 10 % en moles; (ii) europio en una cantidad de desde 0,75 hasta 1,25 % en moles (por ejemplo aproximadamente, 1 % en moles); y (iii) erbio en una cantidad de desde 0,75 hasta 1,25 % en moles (por ejemplo aproximadamente, 1 % en moles).The metal oxide can be doped, for example, with (i) gadolinium in an amount of from 3.5 to 12.5 mol%; (ii) europium in an amount of 0.5 to 1.5 mol%; and (iii) erbium in an amount of from 0.5 to 1.5 mol%. More preferably, the metal oxide is doped with (i) gadolinium in an amount of from 5 to 10 mol%; (ii) europium in an amount of from 0.75 to 1.25 mol% (for example, approximately 1 mol%); and (iii) erbium in an amount of from 0.75 to 1.25 mol% (for example, approximately 1 mol%).

La cantidad total de uno o más elementos de las tierras raras incorporados como dopante o dopantes en el óxido metálico dependerá de la cantidad molar relativa del elemento de las tierras raras que contiene material de partida con respecto al material de partida usado para preparar el óxido metálico. La cantidad de elemento de las tierras raras incorporado como dopante en el óxido metálico puede depender del método usado para fabricar las partículas, método que se puede adaptar rutinariamente para obtener la cantidad deseada de dopante en las partículas. La cantidad de elemento de las tierras raras como dopante en el (los) óxido(s) metálico(s) se puede medir fácilmente usando técnicas que se conocen bien por un experto en la técnica. La cantidad de elementos de las tierras raras se puede medir, por ejemplo, por espectroscopía de rayos X por dispersión de energía (EDX). Cuando están presentes o se usan una pluralidad de partículas de la invención como parte de una terapia o tratamiento, las cantidades anteriores en % en moles se refieren a la cantidad total promedio (es decir, media) del (de los) elemento(s) de las tierras raras que dopan el (los) óxido(s) metálico(s) de las partículas.The total amount of one or more rare earth elements incorporated as a dopant or dopants in the metal oxide will depend on the relative molar amount of the rare earth element that contains starting material with respect to the starting material used to prepare the metal oxide. . The amount of rare earth element incorporated as a dopant in the metal oxide may depend on the method used to manufacture the particles, a method that can be routinely adapted to obtain the desired amount of dopant in the particles. The amount of rare earth element as a dopant in the metal oxide (s) can be easily measured using techniques that are well known to one skilled in the art. The amount of rare earth elements can be measured, for example, by energy dispersion X-ray spectroscopy (EDX). When a plurality of particles of the invention are present or used as part of a therapy or treatment, the above amounts in mole% refer to the total average (i.e., average) amount of the element (s) of the rare earths that dopate the metal oxide (s) of the particles.

Las nanopartículas usadas normalmente tienen un diámetro promedio inferior a 200 nm. El diámetro promedio de las partículas normalmente se mide a partir de imágenes de micrografías electrónicas de transmisión (^tE^m). El diámetro promedio pueden ser la mediana del diámetro másico (MMD). El MMD es el diámetro para el que la mitad de las partículas en masa son mayores (es decir, tienen un diámetro mayor que MMD) y la mitad son más pequeñas (es decir, tienen un diámetro más pequeño que la MMD). MMD se puede medir por varias técnicas conocidas. La mediana del diámetro másico es una medida bien reconocida de la distribución del tamaño de partículas.The nanoparticles normally used have an average diameter of less than 200 nm. The average diameter of the particles is normally measured from images of transmission electron micrographs ( ^t E ^m ). The average diameter can be the median mass diameter (MMD). MMD is the diameter for which half of the mass particles are larger (that is, they have a diameter greater than MMD) and half are smaller (that is, they have a smaller diameter than MMD). MMD can be measured by several known techniques. The median mass diameter is a well recognized measure of particle size distribution.

Frecuentemente, las nanopartículas usadas tienen un diámetro promedio inferior a 100 nm. Se prefiere que las nanopartículas tengan un diámetro promedio de desde 1 hasta 100 nm. Más preferentemente, las nanopartículas tienen un diámetro promedio de desde 5 hasta 75 nm (por ejemplo, 10 hasta 75 nm), particularmente desde 10 nm hasta 65 nm.Frequently, the nanoparticles used have an average diameter of less than 100 nm. It is preferred that the nanoparticles have an average diameter of from 1 to 100 nm. More preferably, the nanoparticles have an average diameter of from 5 to 75 nm (for example, 10 to 75 nm), particularly from 10 nm to 65 nm.

Las nanopartículas útiles en la partícula de embolización de la invención pueden ser como se describen además en documento de patente WO 2011/070324, cuya totalidad se incorpora en el presente documento como referencia. Las nanopartículas usadas en la partícula de embolización se pueden sintetizar por cualquier método adecuado, por ejemplo, aquellos descritos en documento de patente WO 2011/070324. Una metodología general puede ser del siguiente modo.The nanoparticles useful in the embolization particle of the invention can be as further described in WO 2011/070324, the whole of which is incorporated herein by reference. The nanoparticles used in the embolization particle can be synthesized by any suitable method, for example, those described in WO 2011/070324. A general methodology can be as follows.

Se combinan uno o más compuestos de elementos de las tierras raras (por ejemplo, sales metálicas) con un primer disolvente y un precursor de óxido metálico (por ejemplo, un alcóxido metálico). La cantidad de compuesto de elemento de las tierras raras que se combina con la disolución determina la cantidad de dopante que se introduce en la red cristalina hospedadora del óxido metálico. Se puede introducir una cantidad total de hasta 25 % en moles de uno o más elementos de las tierras raras en la red cristalina hospedadora del óxido metálico. Como un ejemplo, se añadió 1 milimol de una sal de elemento de las tierras raras a 100 milimoles de precursor de óxido metálico para producir partículas de óxido metálico dopadas con 1 % en moles de elemento de las tierras raras.One or more compounds of rare earth elements (for example, metal salts) are combined with a first solvent and a metal oxide precursor (for example, a metal alkoxide). The amount of the rare earth element compound that is combined with the solution determines the amount of dopant that is introduced into the crystalline net host of the metal oxide. A total amount of up to 25 mol% of one or more rare earth elements can be introduced into the crystalline host network of the metal oxide. As an example, 1 millimole of a rare earth element salt was added to 100 millimoles of metal oxide precursor to produce metal oxide particles doped with 1 mol% of rare earth element.

La solución se puede entonces añadir gota a gota a un segundo disolvente, opcionalmente mientras se agita vigorosamente. La mezcla se puede agitar durante un adicional tiempo (por ejemplo, desde 1 hasta 15 minutos) y se deja que sedimente el precipitado. Entonces se puede retirar el sobrenadante y lavar el precipitado con un tercer disolvente y agitar durante un tiempo adicional (por ejemplo, desde 1 hasta 20 min). El sobrenadante normalmente se recoge posteriormente por filtración y opcionalmente se esteriliza luego en autoclave en tubos llenos hasta la mitad con ddH²O. Entonces, se seca normalmente la suspensión resultante y opcionalmente se trituran las muestras. Las nanopartículas resultantes pueden ser posteriormente calentadas al fuego, por ejemplo, a una temperatura de desde 300 °C hasta 1000 °C durante un tiempo de desde 1 hasta 10 horas.The solution can then be added dropwise to a second solvent, optionally while stirring vigorously. The mixture can be stirred for an additional time (for example, from 1 to 15 minutes) and the precipitate is allowed to settle. The supernatant can then be removed and the precipitate washed with a third solvent and stirred for an additional time (for example, from 1 to 20 min). The supernatant is usually subsequently collected by filtration and optionally then autoclaved in full tubes until the half with ddH ² O. Then, the resulting suspension is normally dried and optionally the samples are crushed. The resulting nanoparticles can be subsequently heated to fire, for example, at a temperature of from 300 ° C to 1000 ° C for a time of from 1 to 10 hours.

El compuesto de elemento de las tierras raras normalmente es una sal del elemento de las tierras raras. Así, el compuesto de elemento de las tierras raras normalmente es una sal de haluro, nitrato, sulfato o acetato del elemento de las tierras raras. Preferentemente, el compuesto de elemento de las tierras raras es una sal de nitrato del elemento de las tierras raras. El compuesto de elemento de las tierras raras que es una sal puede estar en forma de un hidrato. Por ejemplo, el uno o más sales de elementos de las tierras raras se puede seleccionar de nitrato de gadolinio (III) hexahidratado, nitrato de europio (III) hidratado, nitrato de terbio (III) pentahidratado, nitrato de neodimio hexahidratado y nitrato de erbio (III) pentahidratado.The rare earth element compound is usually a salt of the rare earth element. Thus, the rare earth element compound is usually a halide, nitrate, sulfate or acetate salt of the rare earth element. Preferably, the rare earth element compound is a nitrate salt of the rare earth element. The rare earth element compound that is a salt may be in the form of a hydrate. For example, the one or more salts of rare earth elements may be selected from gadolinium (III) nitrate hexahydrate, hydrated europium (III) nitrate, terbium (III) pentahydrate nitrate, neodymium nitrate hexahydrate and erbium nitrate (III) pentahydrate.

El precursor de óxido metálico puede ser cualquier precursor adecuado para el compuesto de óxido metálico, es decir, cualquier compuesto que se convierta en el óxido metálico en condiciones apropiadas, normalmente bajo hidrólisis. El precursor de óxido metálico es frecuentemente un compuesto organometálico que comprende el metal o una sal del metal. Por ejemplo, el precursor de óxido metálico puede ser un alcóxido metálico o un nitrato metálico. El precursor para titania normalmente es un alcóxido de titanio, por ejemplo isopropóxido de titanio (IV) o etóxido de titanio (IV), preferentemente isopropóxido de titanio (IV). El precursor para ceria normalmente es nitrato de cerio. El precursor para óxido de cinc normalmente es nitrato de cinc.The metal oxide precursor may be any suitable precursor for the metal oxide compound, that is, any compound that becomes the metal oxide under appropriate conditions, usually under hydrolysis. The metal oxide precursor is often an organometallic compound comprising the metal or a metal salt. For example, the metal oxide precursor can be a metal alkoxide or a metal nitrate. The precursor for titania is usually a titanium alkoxide, for example titanium (IV) isopropoxide or titanium (IV) ethoxide, preferably titanium (IV) isopropoxide. The precursor for ceria is usually cerium nitrate. The precursor for zinc oxide is usually zinc nitrate.

El primer, segundo y tercer disolventes pueden ser cualquier disolvente adecuado. Cada disolvente puede ser un disolvente polar o un disolvente no polar. Normalmente, el primer, segundo o tercer disolvente es un disolvente polar. Los ejemplos de disolventes polares incluyen agua, alcohol disolventes (tales como metanol, etanol, npropanol, isopropanol y n-butanol), disolventes de éter (tales como dimetil éter, dietil éter y tetrahidrofurano), disolventes de éster (tales como acetato de etilo), disolventes de ácido carboxílico (tales como ácido fórmico y ácido etanoico), disolventes de cetona (tales como acetona), disolventes de amida (tales como dimetilformamida y dietilformamida), disolventes de amina (tales como trietilamina), disolventes de nitrilo (tales como acetonitrilo), disolventes de sulfóxido (sulfóxido de dimetilo) y disolventes halogenados (tales como diclorometano, cloroformo y clorobenceno). El primer, segundo o tercer disolvente se pueden seleccionar de disolventes próticos polares. Los ejemplos de disolventes polares próticos incluyen agua, metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, ácido fórmico, ácido etanoico. Los ejemplos de disolventes no polares incluyen alcanos (tales como pentano y hexano), cicloalcanos (tales como ciclopentano y ciclohexano) y arenos (tales como benceno, tolueno y xileno). Preferentemente, el disolvente es un disolvente polar. Más preferentemente, el disolvente es un disolvente aprótico polar. Los ejemplos de disolventes apróticos polares incluyen disolventes de cetona (tales como acetona), disolventes de amida (tales como dimetilformamida y dietilformamida), disolventes de nitrilo (tales como acetonitrilo), disolventes de sulfóxido (sulfóxido de dimetilo) y disolventes halogenados (tales como diclorometano, cloroformo y clorobenceno).The first, second and third solvents may be any suitable solvent. Each solvent can be a polar solvent or a non-polar solvent. Normally, the first, second or third solvent is a polar solvent. Examples of polar solvents include water, alcohol solvents (such as methanol, ethanol, npropanol, isopropanol and n-butanol), ether solvents (such as dimethyl ether, diethyl ether and tetrahydrofuran), ester solvents (such as ethyl acetate ), carboxylic acid solvents (such as formic acid and ethanoic acid), ketone solvents (such as acetone), amide solvents (such as dimethylformamide and diethylformamide), amine solvents (such as triethylamine), nitrile solvents (such such as acetonitrile), sulfoxide solvents (dimethyl sulfoxide) and halogenated solvents (such as dichloromethane, chloroform and chlorobenzene). The first, second or third solvent can be selected from polar protic solvents. Examples of protic polar solvents include water, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, formic acid, ethanoic acid. Examples of non-polar solvents include alkanes (such as pentane and hexane), cycloalkanes (such as cyclopentane and cyclohexane) and arenes (such as benzene, toluene and xylene). Preferably, the solvent is a polar solvent. More preferably, the solvent is a polar aprotic solvent. Examples of polar aprotic solvents include ketone solvents (such as acetone), amide solvents (such as dimethylformamide and diethylformamide), nitrile solvents (such as acetonitrile), sulfoxide solvents (dimethyl sulfoxide) and halogenated solvents (such as dichloromethane, chloroform and chlorobenzene).

Normalmente, el primer, segundo o tercer disolvente comprende un disolvente prótico polar tal como un alcohol. El primer disolvente normalmente comprende muy poca agua, por ejemplo menos de 5 % (o menos de 1 %) en volumen. Así, el primer disolvente puede ser anhidro. El primer disolvente se puede seleccionar de metanol, etanol, propanol, isopropanol y butanol, por ejemplo seleccionar de metanol seco, etanol seco, propanol seco, isopropanol seco y butanol seco.Normally, the first, second or third solvent comprises a polar protic solvent such as an alcohol. The first solvent usually comprises very little water, for example less than 5% (or less than 1%) by volume. Thus, the first solvent can be anhydrous. The first solvent can be selected from methanol, ethanol, propanol, isopropanol and butanol, for example selected from dry methanol, dry ethanol, dry propanol, dry isopropanol and dry butanol.

El segundo disolvente normalmente comprende agua. El segundo disolvente puede comprender además un alcohol, por ejemplo metanol, etanol, propanol, isopropanol y butanol, preferentemente isopropanol. El segundo disolvente puede ser, por tanto, una mezcla de agua/isopropanol, por ejemplo en una relación volumen/volumen (v/v) de desde 10/90 hasta 90/10 o 40/60 hasta 60/40. La mezcla de agua/isopropanol normalmente es aproximadamente 50/50 v/v. El tercer disolvente puede ser cualquier disolvente adecuado para lavar las nanopartículas, por ejemplo un éter o un alcohol tal como isopropanol.The second solvent usually comprises water. The second solvent may further comprise an alcohol, for example methanol, ethanol, propanol, isopropanol and butanol, preferably isopropanol. The second solvent can therefore be a mixture of water / isopropanol, for example in a volume / volume (v / v) ratio of from 10/90 to 90/10 or 40/60 to 60/40. The water / isopropanol mixture is usually about 50/50 v / v. The third solvent may be any solvent suitable for washing the nanoparticles, for example an ether or an alcohol such as isopropanol.

Por ejemplo, el método puede ser del siguiente modo: se puede suspender uno o más compuestos de metales de las tierras raras seleccionados de nitrato de gadolinio (III) hexahidratado, nitrato de europio (III) hidratado, nitrato de terbio (III) pentahidratado, nitrato de neodimio hexahidratado y nitrato de erbio (III) pentahidratado en desde 1 hasta 100 ml de isopropóxido de titanio (IV) y luego se pueden añadir 10 a 100 ml de isopropanol seco.For example, the method may be as follows: one or more rare earth metal compounds selected from gadolinium (III) nitrate hexahydrate, hydrated europium (III) nitrate, terbium (III) pentahydrate nitrate may be suspended, Neodymium nitrate hexahydrate and erbium (III) nitrate pentahydrate in from 1 to 100 ml of titanium isopropoxide (IV) and then 10 to 100 ml of dry isopropanol can be added.

La cantidad de compuesto de metal de las tierras raras que se suspende en la solución determina la cantidad de dopante que se introduce en la red cristalina hospedadora de dióxido de titanio. Se puede introducir una cantidad total de hasta 25 % en moles de uno o más elementos de las tierras raras en la red cristalina hospedadora del dióxido de titanio. Como un ejemplo, se añadió 1 milimol de nitrato de gadolinio a 100 milimoles de isopropóxido de titanio para producir partículas de dióxido de titanio dopadas con 1 % en moles de gadolinio.The amount of the rare earth metal compound that is suspended in the solution determines the amount of dopant that is introduced into the crystalline network of titanium dioxide host. A total amount of up to 25 mol% of one or more rare earth elements can be introduced into the crystalline network hosting the titanium dioxide. As an example, 1 millimol of gadolinium nitrate was added to 100 millimoles of titanium isopropoxide to produce particles of titanium dioxide doped with 1 mol% of gadolinium.

La solución se puede entonces añadir gota a gota a una mezcla 50/50 (v/v) de agua/isopropanol mientras se agita vigorosamente. La mezcla se puede agitar durante un tiempo adicional (por ejemplo 5 minutos) y el dejar que sedimente el precipitado. Se puede retirar el sobrenadante y lavar el precipitado con isopropanol y agitar durante un tiempo adicional (por ejemplo 10 minutos). El sobrenadante se puede recoger posteriormente por filtración y luego se esteriliza en autoclave en tubos llenos hasta la mitad con ddH²O. Entonces, la suspensión se puede mantener a 100 °C hasta que se seque. Las muestras se muelen normalmente dando un polvo fino y posteriormente se calientan al juego a diversas temperaturas (por ejemplo 3 horas a 700 °C).The solution can then be added dropwise to a 50/50 (v / v) mixture of water / isopropanol while stirring vigorously. The mixture can be stirred for an additional time (for example 5 minutes) and allowed to precipitate the precipitate. The supernatant can be removed and the precipitate washed with isopropanol and stirred for a additional time (for example 10 minutes). The supernatant can then be collected by filtration and then autoclaved in half-filled tubes with ddH ² O. Then, the suspension can be kept at 100 ° C until it dries. The samples are normally ground giving a fine powder and subsequently heated to the game at various temperatures (for example 3 hours at 700 ° C).

Las nanopartículas se pueden producir alternativamente por pirólisis por pulverización de llama (FSP). La FSP es una técnica prometedora para la rápida y escalable síntesis de nanopartículas. Los precursores se disuelven/dispersan en un disolvente altamente exotérmico y se queman en una llama. El mecanismo de formación de partículas se basa en un principio de gas con respecto a materia y se puede dividir en cuatro etapas principales: (i) evaporación/descomposición por pulverización de precursores formando vapor metálico, (ii) nucleación como resultado de supersaturación, (iii) crecimiento por coalescencia y sinterización, y (iv) agregación/aglomeración de partículas.The nanoparticles can be produced alternatively by flame spray pyrolysis (FSP). FSP is a promising technique for rapid and scalable nanoparticle synthesis. The precursors dissolve / disperse in a highly exothermic solvent and burn in a flame. The mechanism of particle formation is based on a gas principle with respect to matter and can be divided into four main stages: (i) evaporation / decomposition by precursor spray forming metallic vapor, (ii) nucleation as a result of supersaturation, ( iii) growth by coalescence and sintering, and (iv) aggregation / agglomeration of particles.

La producción de las nanopartículas por pirólisis por pulverización de llama normalmente comprende (i) pulverizar una composición que comprende un disolvente y uno o más compuestos precursores (opcionalmente mediante una salida o una boquilla) para producir una pluralidad de gotitas y (ii) combustión de las gotitas de la composición para formar las nanopartículas. El disolvente normalmente es un disolvente altamente exotérmico, por ejemplo un disolvente orgánico inflamable. Por ejemplo, el disolvente puede comprender metanol o etanol. El uno o más compuestos precursores comprenden normalmente óxidos, alcóxidos o carboxilatos de los metales para formar las nanopartículas. Por ejemplo, el uno o más compuestos precursores puede comprender isopropóxido de titanio (IV) y uno o más compuestos de las tierras raras seleccionados de nitrato de gadolinio (III) hexahidratado, nitrato de europio (III) hidratado, nitrato de terbio (III) pentahidratado, nitrato de neodimio hexahidratado y nitrato de erbio (III) pentahidratado. Las nanopartículas producidas por FSP se pueden recoger por filtración. Después de la producción por FSP, las nanopartículas se pueden calentar al fuego calentando hasta una temperatura de desde 300 °C hasta 800 °C durante desde 0,1 hasta 5 horas.The production of the nanoparticles by flame spray pyrolysis usually comprises (i) spraying a composition comprising a solvent and one or more precursor compounds (optionally by means of an outlet or a nozzle) to produce a plurality of droplets and (ii) combustion of the droplets of the composition to form the nanoparticles. The solvent is usually a highly exothermic solvent, for example a flammable organic solvent. For example, the solvent may comprise methanol or ethanol. The one or more precursor compounds typically comprise oxides, alkoxides or carboxylates of the metals to form the nanoparticles. For example, the one or more precursor compounds may comprise titanium (IV) isopropoxide and one or more rare earth compounds selected from gadolinium nitrate (III) hexahydrate, hydrated europium (III) nitrate, terbium nitrate (III) pentahydrate, neodymium nitrate hexahydrate and erbium nitrate (III) pentahydrate. The nanoparticles produced by FSP can be collected by filtration. After FSP production, the nanoparticles can be heated on fire by heating to a temperature of from 300 ° C to 800 ° C for 0.1 to 5 hours.

MicropartículaMicroparticle

La partícula de embolización comprende una micropartícula sobre la que se recubren las nanopartículas. La micropartícula puede ser cualquier micropartícula que sea adecuada para su uso en una partícula de embolización. La micropartícula es normalmente una micropartícula que también sería adecuada para su uso solo como una partícula de embolización.The embolization particle comprises a microparticle on which the nanoparticles are coated. The microparticle can be any microparticle that is suitable for use in an embolization particle. The microparticle is normally a microparticle that would also be suitable for use only as an embolization particle.

Normalmente, la micropartícula tiene un diámetro de desde 0,1 hasta 500 pm, por ejemplo desde 1 hasta 500 pm Preferentemente, la micropartícula tiene un diámetro de desde 10 hasta 200 pm Por ejemplo, la micropartícula puede tener un diámetro de desde 10 hasta 100 pm, por ejemplo desde 20 hasta 90 pm, desde 10 hasta 80 pm, desde 20 hasta 60 pm, o desde 30 hasta 50 pm. Frecuentemente, la micropartícula tiene un diámetro de desde 10 hasta 60 pm.Normally, the microparticle has a diameter of from 0.1 to 500 pm, for example from 1 to 500 pm Preferably, the microparticle has a diameter of from 10 to 200 pm For example, the microparticle can have a diameter of from 10 to 100 pm, for example from 20 to 90 pm, from 10 to 80 pm, from 20 to 60 pm, or from 30 to 50 pm. Frequently, the microparticle has a diameter of from 10 to 60 pm.

El material del normalmente que está hecho la micropartícula es un material inerte, por ejemplo un material que es poco probable que reaccione tras la exposición a condiciones ambiente o humedad. La micropartícula es frecuentemente biológicamente inerte. La micropartícula comprende normalmente uno o más materiales seleccionados de un polímero, un metal y un compuesto inorgánico. La micropartícula comprende frecuentemente más de 80 % en peso, más de 90 % en peso o más de 95 % en peso, de un material seleccionado de un polímero, un metal y un compuesto inorgánico. Preferentemente, la micropartícula comprende un polímero. La micropartícula puede comprender más de 80 % en peso, más de 90 % en peso o más de 95 % en peso, de un polímero. La micropartícula puede consistir esencialmente en un polímero (por ejemplo, más de 99 % en peso).The material normally made of the microparticle is an inert material, for example a material that is unlikely to react after exposure to ambient conditions or humidity. The microparticle is often biologically inert. The microparticle normally comprises one or more materials selected from a polymer, a metal and an inorganic compound. The microparticle frequently comprises more than 80% by weight, more than 90% by weight or more than 95% by weight, of a material selected from a polymer, a metal and an inorganic compound. Preferably, the microparticle comprises a polymer. The microparticle may comprise more than 80% by weight, more than 90% by weight or more than 95% by weight, of a polymer. The microparticle can consist essentially of a polymer (for example, more than 99% by weight).

Los ejemplos de polímeros adecuados incluyen polialquenos, polialquinos, poliéteres, poliamidas, poliésteres y poliacrilatos. Cada uno de estos pueden ser polímeros (es decir, que comprenden un único tipo de monómero) o copolímeros (es decir, que comprenden dos o más tipos diferentes de monómeros). Un copolímero que comprende dos o más unidades de monómero, al menos una de cuyas unidades de monómero deriva de un alqueno, se puede denominar un polialqueno. Los ejemplos de polialquenos incluyen polieteno, polipropeno, poliestireno, copolímero de estireno-divinilbenceno, poli(cloruro de vinilo), poli(alcohol vinílico), polimetilpenteno, polibut-1-eno, poliisobutileno, caucho de etileno-propileno, caucho de monómero de etileno-propileno-dieno. Los ejemplos de polialquinos incluyen polietino y polipropino. Los ejemplos de poliéteres incluyen polietilenglicol y polifenil éter. Los ejemplos de poliamidas incluyen poliamida 4, poliamida 6, poliamida 44 y poliamida 66. Los ejemplos de poliésteres incluyen poli(tereftalato de etileno) y poli(tereftalato de butileno). Los ejemplos de poliacrilatos incluyen poli(metacrilato de metilo) y poli(acrilato de metilo).Examples of suitable polymers include polyalkenes, polyalkines, polyethers, polyamides, polyesters and polyacrylates. Each of these can be polymers (i.e., which comprise a single type of monomer) or copolymers (i.e., which comprise two or more different types of monomers). A copolymer comprising two or more monomer units, at least one of whose monomer units is derived from an alkene, may be referred to as a polyalkene. Examples of polyalkenes include polyethene, polypropene, polystyrene, styrene-divinylbenzene copolymer, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polymethylpentene, polybutyl-1-ene, polyisobutylene, ethylene-propylene rubber, monomer rubber ethylene-propylene-diene. Examples of polyalkines include polyethine and polypropylene. Examples of polyethers include polyethylene glycol and polyphenyl ether. Examples of polyamides include polyamide 4, polyamide 6, polyamide 44 and polyamide 66. Examples of polyesters include poly (ethylene terephthalate) and poly (butylene terephthalate). Examples of polyacrylates include poly (methyl methacrylate) and poly (methyl acrylate).

La micropartícula puede comprender un metal, normalmente un metal que es inerte a la oxidación en condiciones ambiente. Por ejemplo, el metal se puede seleccionar de metales tales como Fe, Cu, Zn, Ni, Co, Cr, Mn, Ag, Au, Al, Pt, Pd, Rh y V.The microparticle may comprise a metal, usually a metal that is inert to oxidation under ambient conditions. For example, the metal can be selected from metals such as Fe, Cu, Zn, Ni, Co, Cr, Mn, Ag, Au, Al, Pt, Pd, Rh and V.

La micropartícula puede comprender un compuesto inorgánico, compuesto inorgánico que normalmente es insoluble. El compuesto inorgánico puede ser, por ejemplo, sílice o alúmina. The microparticle may comprise an inorganic compound, an inorganic compound that is normally insoluble. The inorganic compound can be, for example, silica or alumina.

Preferentemente, la micropartícula comprende un polímero o copolímero. La micropartícula puede comprender más de 90 % en peso o más de 95 % en peso de un polímero o copolímero. Normalmente, la micropartícula comprende uno o más polímeros o copolímeros seleccionados de polialquenos, poliacrilatos, poliésteres y poliéter. El polímero o copolímero está preferentemente reticulado.Preferably, the microparticle comprises a polymer or copolymer. The microparticle may comprise more than 90% by weight or more than 95% by weight of a polymer or copolymer. Typically, the microparticle comprises one or more polymers or copolymers selected from polyalkenes, polyacrylates, polyesters and polyether. The polymer or copolymer is preferably crosslinked.

Preferentemente, la micropartícula comprende un polímero o copolímero formado a partir de unidades de monómero de estireno. La micropartícula puede comprender poliestireno o copolímero de estireno y otro monómero, por ejemplo un diacrilato o divinilbenceno. Por ejemplo, la micropartícula puede comprender un copolímero de estireno y un diacrilato, diacrilato que se puede seleccionar de dimetacrilato de etilenglicol, diacrilato de etilenglicol, dimetacrilato de propilenglicol, diacrilato de propilenglicol, dimetacrilato de poli(etilenglicol), diacrilato de poli(etilenglicol), dimetacrilato de poli(propilenglicol), diacrilato de poli(propilenglicol), diacrilato de hexano-1,6-diol y dimetacrilato de hexano-1,6-diol. Preferentemente, la micropartícula comprende un copolímero de estireno y dimetacrilato de etilenglicol, o un polímero que es poliestireno. El peso molecular del polímero o copolímero puede ser cualquier valor adecuado.Preferably, the microparticle comprises a polymer or copolymer formed from styrene monomer units. The microparticle may comprise polystyrene or copolymer of styrene and other monomer, for example a diacrylate or divinylbenzene. For example, the microparticle may comprise a copolymer of styrene and a diacrylate, diacrylate which can be selected from ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol diacrylate, propylene glycol dimethacrylate, propylene glycol diacrylate, poly (ethylene glycol) diacrylate, poly (ethylene glycol) diacrylate (polyethane glycol) , poly (propylene glycol) dimethacrylate, poly (propylene glycol) diacrylate, hexane-1,6-diol diacrylate and hexane-1,6-diol dimethacrylate. Preferably, the microparticle comprises a copolymer of styrene and ethylene glycol dimethacrylate, or a polymer that is polystyrene. The molecular weight of the polymer or copolymer can be any suitable value.

El polímero usado en la micropartícula puede ser obtenible por copolimerización en suspensión de estireno y dimetacrilato de etilenglicol (EGDMA). Por ejemplo, se pueden crear una fase de aceite mezclando estireno y EGDMA con un iniciador tal como azobisisobutironitrilo (AIBN; Aldrich). La fase aceitosa se puede entonces añadir a poli(alcohol vinílico) acuoso.The polymer used in the microparticle can be obtainable by suspension copolymerization of styrene and ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA). For example, an oil phase can be created by mixing styrene and EGDMA with an initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN; Aldrich). The oily phase can then be added to aqueous polyvinyl alcohol.

El espesor del recubrimiento de nanopartículas normalmente es desde 10 hasta 300 nm. Por ejemplo, el espesor del recubrimiento de nanopartículas puede ser desde 10 hasta 100 nm o desde 20 nm hasta 80 nm. La partícula de embolización puede comprender desde 0,1 hasta 50 % en peso de nanopartículas, por ejemplo desde 1 hasta 10 % en peso.The thickness of the nanoparticle coating is usually from 10 to 300 nm. For example, the thickness of the nanoparticle coating can be from 10 to 100 nm or from 20 nm to 80 nm. The embolization particle may comprise from 0.1 to 50% by weight of nanoparticles, for example from 1 to 10% by weight.

Modalidad adicional de partículas de embolizaciónAdditional modality of embolization particles

Se pueden introducir características adicionales en las partículas de embolización de la invención, produciéndose así partículas de embolización multimodales. Por ejemplo, las partículas de embolización también pueden incorporar agentes de obtención de imágenes tales como fluoróforos o metales pesados tales como tántalo como agentes de contraste de rayos X (no magnéticos, así se permite al paciente someterse a IRM), o se pueden combinar con quimioembolización (una mezcla de nanopartículas de sílice mesoporosa y nanopartículas de titania).Additional features can be introduced into the embolization particles of the invention, thus producing multimodal embolization particles. For example, embolization particles can also incorporate imaging agents such as fluorophores or heavy metals such as tantalum as X-ray contrast agents (non-magnetic, thus allowing the patient to undergo MRI), or they can be combined with chemoembolization (a mixture of mesoporous silica nanoparticles and titania nanoparticles).

Por ejemplo, la partícula de embolización puede comprender además una pluralidad de nanopartículas radiopacas. Normalmente, las partículas radiopacas son radiopacas con respecto a los rayos X. Las nanopartículas radiopacas pueden formar parte del recubrimiento sobre la partícula de embolización o pueden formar parte de la micropartícula. Normalmente, las nanopartículas radiopacas se incorporan en la micropartícula. Así, las nanopartículas radiopacas pueden formar parte del núcleo de la partícula de embolización, por ejemplo, siendo incorporadas en la estructura de la micropartícula. Las nanopartículas radiopacas normalmente se incorporan en la micropartícula añadiendo las nanopartículas radiopacas a la mezcla de reacción de la que se produce la micropartícula.For example, the embolization particle may further comprise a plurality of radiopaque nanoparticles. Normally, radiopaque particles are radiopaque with respect to X-rays. Radiopaque nanoparticles can be part of the coating on the embolization particle or can be part of the microparticle. Normally, radiopaque nanoparticles are incorporated into the microparticle. Thus, radiopaque nanoparticles can be part of the core of the embolization particle, for example, being incorporated into the structure of the microparticle. Radiopaque nanoparticles are normally incorporated into the microparticle by adding the radiopaque nanoparticles to the reaction mixture from which the microparticle is produced.

Las nanopartículas radiopacas normalmente comprenden óxido de tántalo, oro o sulfuro de bismuto (III). Preferentemente, las nanopartículas radiopacas comprenden óxido de tántalo. Las partículas radiopacas pueden tener un diámetro promedio de desde 10 hasta 100 nm.Radiopaque nanoparticles normally comprise tantalum oxide, gold or bismuth (III) sulfide. Preferably, the radiopaque nanoparticles comprise tantalum oxide. Radiopaque particles can have an average diameter of from 10 to 100 nm.

Las nanopartículas radiopacas que comprenden óxido de tántalo se pueden producir por el método que se describe en Oh et al., J Am Chem Soc 2011;133(14):5508-5515. Normalmente, las nanopartículas de óxido de tántalo se producen hidrolizando etóxido de tántalo (V).Radiopaque nanoparticles comprising tantalum oxide can be produced by the method described in Oh et al., J Am Chem Soc 2011; 133 (14): 5508-5515. Normally, tantalum oxide nanoparticles are produced by hydrolyzing tantalum ethoxide (V).

La partícula de embolización puede comprender adicionalmente desde 0,1 hasta 10 % en peso de las nanopartículas radiopacas.The embolization particle may additionally comprise from 0.1 to 10% by weight of the radiopaque nanoparticles.

La partícula de embolización puede comprender adicionalmente o alternativamente además un agente quimioterapéutico. El agente quimioterapéutico puede ser cualquier agente quimioterapéutico adecuado. Por ejemplo, el agente quimioterapéutico puede ser uno o más agentes seleccionados de agentes alquilantes, antimetabolitos, agentes antimicrotúbulos, inhibidores de la topoisomerasa y antibióticos citotóxicos. El agente quimioterapéutico se puede seleccionar de ofiobolina A, ofiobolina C, alcaloides de la vinca, taxanos, inhibidores de dihidrofolato reductasa, inhibidores de timidilato sintasa, inhibidores de adenosina desaminasa, tiopurinas, inhibidores de ADN polimerasa, agentes hipometilantes, campototheca, mostazas nitrogenadas, nitrosoureas, carboplatino, cisplatino y nedaplatino.The embolization particle may additionally or alternatively further comprise a chemotherapeutic agent. The chemotherapeutic agent may be any suitable chemotherapeutic agent. For example, the chemotherapeutic agent may be one or more agents selected from alkylating agents, antimetabolites, antimicrotubule agents, topoisomerase inhibitors and cytotoxic antibiotics. The chemotherapeutic agent can be selected from opiobolin A, opiobolin C, vinca alkaloids, taxanes, dihydrofolate reductase inhibitors, thymidylate synthase inhibitors, adenosine deaminase inhibitors, thiopurines, DNA polymerase inhibitors, hypomethylating agents, campotothecates, musta nitrosoureas, carboplatin, cisplatin and nedaplatin.

El agente quimioterapéutico normalmente se incorpora en nanopartículas en la partícula de embolización. La partícula de embolización puede, por tanto, comprender además una pluralidad de nanopartículas que comprenden el agente quimioterapéutico. The chemotherapeutic agent is normally incorporated into nanoparticles in the embolization particle. The embolization particle may, therefore, further comprise a plurality of nanoparticles comprising the chemotherapeutic agent.

Las nanopartículas que comprenden el agente quimioterapéutico normalmente están recubiertas sobre la superficie de la micropartícula. Así, el recubrimiento sobre la micropartícula puede comprender una mezcla de las nanopartículas de óxido metálico dopadas con tierras raras descritas anteriormente y nanopartículas que comprenden un agente quimioterapéutico.The nanoparticles comprising the chemotherapeutic agent are normally coated on the surface of the microparticle. Thus, the coating on the microparticle may comprise a mixture of the metal oxide nanoparticles doped with rare earths described above and nanoparticles comprising a chemotherapeutic agent.

Las nanopartículas que comprenden el agente quimioterapéutico normalmente son nanopartículas de sílice. Las nanopartículas que comprenden el agente quimioterapéutico pueden tener un diámetro promedio de desde 10 hasta 100 nm. Las nanopartículas de sílice se pueden producir hidrolizando ortosilicato de tetraetilo (por ejemplo, como se describe en Horn et al, Small. 2010; 6(11):1185-90). Las nanopartículas que comprenden un agente quimioterapéutico pueden ser como se describen en Morrison et al., Pharm Res (2014) 31:2904-2917.The nanoparticles that comprise the chemotherapeutic agent are usually silica nanoparticles. The nanoparticles comprising the chemotherapeutic agent can have an average diameter of from 10 to 100 nm. Silica nanoparticles can be produced by hydrolyzing tetraethyl orthosilicate (for example, as described in Horn et al., Small. 2010; 6 (11): 1185-90). The nanoparticles comprising a chemotherapeutic agent can be as described in Morrison et al., Pharm Res (2014) 31: 2904-2917.

La partícula de embolización puede comprender adicionalmente desde 0,1 hasta 10 % en peso del agente quimioterapéutico.The embolization particle may additionally comprise from 0.1 to 10% by weight of the chemotherapeutic agent.

Las nanopartículas usadas en la invención pueden comprender adicionalmente al menos un resto diana. Normalmente, el resto diana es un péptido, un polipéptido, un ácido nucleico, un nucleótido, un lípido, un metabolito, un anticuerpo, un ligando de receptor, un receptor de ligando, una hormona, un azúcar, una enzima, una vitamina o similares. Por ejemplo, el resto diana se puede seleccionar de un fármaco (por ejemplo, trastuzumab, gefitinib, PSMA, tamoxifeno/toremifeno, imatinib, gemtuzumab, rituximab, alemtuzumab, cetuximab), un inhibidor de la ADN topoisomerasa, un antimetabolito, un compuesto que se dirige al ciclo celular de la enfermedad, un marcador de expresión génica, un ligando que se dirige a angiogénesis, un marcador tumoral, un ligando que se dirige a receptor de folato, un ligando que se dirige a célula apoptósica, un ligando que se dirige a hipoxia, un intercalador de ADN, un ligando que se dirige a receptor de enfermedad, un marcador de receptor, un péptido (por ejemplo, un péptido señal, un péptido de hormona estimulante de melanocitos (MSH)), un nucleótido, un anticuerpo (por ejemplo, un anticuerpo anti-receptor 2 de factor de crecimiento epidérmico humano (HER2), un anticuerpo monoclonal C225, un anticuerpo monoclonal CD31, un anticuerpo monoclonal CD40), una molécula antisentido, un ARNip, un pentapéptido de glutamato, un agente que imita glucosa, amifostina, angiostatina, capecitabina, desoxicitidina, fulereno, herceptina, albúmina de suero humano, lactosa, quinazolina, talidomida, transferrina y trimetil-lisina. Preferentemente, el resto diana es un péptido señal de localización nuclear (NLS). Un ejemplo de un péptido NLS es PPKKKRKV o CGGFSTSLRARKA. Preferentemente, el péptido NLS es CGGFSTSLRARKA.The nanoparticles used in the invention may additionally comprise at least one target moiety. Normally, the target moiety is a peptide, a polypeptide, a nucleic acid, a nucleotide, a lipid, a metabolite, an antibody, a receptor ligand, a ligand receptor, a hormone, a sugar, an enzyme, a vitamin or Similar. For example, the target moiety can be selected from a drug (for example, trastuzumab, gefitinib, PSMA, tamoxifen / toremifene, imatinib, gemtuzumab, rituximab, alemtuzumab, cetuximab), a topoisomerase DNA inhibitor, an antimetabolite, a compound that It targets the disease cell cycle, a gene expression marker, a ligand that targets angiogenesis, a tumor marker, a ligand that targets the folate receptor, a ligand that targets the apoptotic cell, a ligand that is directs hypoxia, a DNA interleaver, a ligand that targets disease receptor, a receptor marker, a peptide (eg, a signal peptide, a melanocyte stimulating hormone (MSH) peptide), a nucleotide, a antibody (for example, an anti-human 2 epidermal growth factor (HER2) antibody, a C225 monoclonal antibody, a CD31 monoclonal antibody, a CD40 monoclonal antibody), an antisense molecule, an siRNA, a Glutamate pentapeptide, an agent that mimics glucose, amifostine, angiostatin, capecitabine, deoxycytidine, fulerene, herceptin, human serum albumin, lactose, quinazoline, thalidomide, transferrin and trimethyl-lysine. Preferably, the target moiety is a nuclear localization signal peptide (NLS). An example of an NLS peptide is PPKKKRKV or CGGFSTSLRARKA. Preferably, the NLS peptide is CGGFSTSLRARKA.

ComposiciónComposition

La invención también proporciona una composición que comprende una pluralidad de partículas de embolización, en donde cada partícula de embolización comprende una micropartícula recubierta con una pluralidad de nanopartículas, nanopartículas que comprenden un óxido metálico dopado con uno o más elementos de las tierras raras, en donde el óxido metálico es dióxido de titanio, óxido de cinc o dióxido de cerio. Las partículas de embolización pueden ser como se ha definido adicionalmente anteriormente en este documento.The invention also provides a composition comprising a plurality of embolization particles, wherein each embolization particle comprises a microparticle coated with a plurality of nanoparticles, nanoparticles comprising a metal oxide doped with one or more rare earth elements, wherein The metal oxide is titanium dioxide, zinc oxide or cerium dioxide. The embolization particles may be as defined further hereinbefore.

La distribución del tamaño de partículas de las partículas de embolización en la composición puede ser cualquier distribución adecuada. Normalmente, las partículas de embolización tienen un diámetro promedio de desde 10 hasta 200 |jm.The particle size distribution of the embolization particles in the composition may be any suitable distribution. Normally, the embolization particles have an average diameter of from 10 to 200 | jm.

La distribución del tamaño de partículas de las partículas de embolización de la invención puede variar hasta corresponder estrechamente a las distribuciones de diámetro vascular encontradas en diversos tumores y, por tanto, ocluyen más eficazmente la vasculatura dentro del tumor. Esto permite la eficaz embolización de la vasculatura deseada. En una realización, la pluralidad de partículas de embolización según la invención tienen un diámetro promedio similar en valor a (por ejemplo, un valor entre 90 y 100 % de) el diámetro medio de la vasculatura en el tumor que se va a tratar. Por ejemplo, el diámetro promedio de las partículas de embolización puede ser desde 15 hasta 200 jm, desde 10 hasta 100 jm, o desde 20 hasta 50 jm.The particle size distribution of the embolization particles of the invention may vary to correspond closely to the vascular diameter distributions found in various tumors and, therefore, more effectively occlude the vasculature within the tumor. This allows the effective embolization of the desired vasculature. In one embodiment, the plurality of embolization particles according to the invention have an average diameter similar in value to (for example, a value between 90 and 100% of) the average diameter of the vasculature in the tumor to be treated. For example, the average diameter of the embolization particles can be from 15 to 200 jm, from 10 to 100 jm, or from 20 to 50 jm.

Los ejemplos del diámetro de vasculatura en diversos tumores se dan en la Tabla 1 a continuación.Examples of vasculature diameter in various tumors are given in Table 1 below.

Tabla 1Table 1

Composiciones farmacéuticas y usoPharmaceutical compositions and use

La presente invención también proporciona una composición farmacéutica que comprende una pluralidad de partículas de embolización como se define en el presente documento y uno o más excipientes o diluyentes farmacéuticamente aceptables. Las partículas de embolización de la invención normalmente se administran por vía parenteral, tanto por vía subcutánea, por vía intravenosa, por vía intramuscular, por vía intraesternal, por vía transdérmica como por técnicas de infusión. Así, la composición farmacéutica normalmente es adecuada para administración parenteral. Preferentemente, la composición farmacéutica es adecuada para administración parenteral intravenosa.The present invention also provides a pharmaceutical composition comprising a plurality of embolization particles as defined herein and one or more pharmaceutically acceptable excipients or diluents. The embolization particles of the invention are usually administered parenterally, both subcutaneously, intravenously, intramuscularly, intra-sternally, transdermally, and infusion techniques. Thus, the pharmaceutical composition is normally suitable for parenteral administration. Preferably, the pharmaceutical composition is suitable for intravenous parenteral administration.

Las suspensiones y emulsiones pueden contener como excipiente, por ejemplo, una goma natural, agar, alginato de sodio, pectina, metilcelulosa, carboximetilcelulosa, o poli(alcohol vinílico). La suspensión o soluciones para inyecciones intramusculares pueden contener, junto con el compuesto activo, un diluyente farmacéuticamente aceptable, por ejemplo agua estéril, aceite de oliva, oleato de etilo, glicoles, por ejemplo propilenglicol, y si se desea, una cantidad adecuada de clorhidrato de lidocaína.The suspensions and emulsions may contain as an excipient, for example, a natural gum, agar, sodium alginate, pectin, methylcellulose, carboxymethylcellulose, or polyvinyl alcohol. The suspension or solutions for intramuscular injections may contain, together with the active compound, a pharmaceutically acceptable diluent, for example sterile water, olive oil, ethyl oleate, glycols, for example propylene glycol, and if desired, a suitable amount of hydrochloride. of lidocaine.

Las soluciones para inyección o infusión pueden contener como diluyente, por ejemplo, agua estéril o preferentemente pueden estar en forma de soluciones salinas isotónicas acuosas estériles.The solutions for injection or infusion may contain as diluent, for example, sterile water or preferably may be in the form of sterile aqueous isotonic saline solutions.

Normalmente, la concentración de las partículas de embolización en la composición farmacéutica es desde 100 partículas/ml hasta 1010 partículas/ml, por ejemplo desde 104 partículas/ml hasta 108 partículas/ml. Frecuentemente, el número total de partículas de embolización en la composición puede ser desde 10 hasta 106, o desde 20 hasta 10000.Normally, the concentration of the embolization particles in the pharmaceutical composition is from 100 particles / ml to 1010 particles / ml, for example from 104 particles / ml to 108 particles / ml. Frequently, the total number of embolization particles in the composition may be from 10 to 106, or from 20 to 10,000.

En general, la composición farmacéutica comprenderá una cantidad terapéuticamente eficaz de las partículas de la invención. Se apreciará por un experto en la técnica que las dosificaciones apropiadas de las partículas y una composición farmacéutica que comprende las partículas puede variar de paciente a paciente. La determinación de la dosificación óptima implicará generalmente equilibrar el nivel de beneficio terapéutico mediante la embolización y la liberación de ROSs contra cualquier riesgo o efectos secundarios perjudiciales. El nivel de dosificación seleccionado dependerá de una variedad de factores que incluyen la vía de administración, el tiempo de administración, la velocidad de eliminación de las partículas, la duración del tratamiento, otros compuestos y/o materiales usados en combinación, la gravedad de la afección, y la especie, sexo, edad, peso, afección, salud general, y antecedentes personales previos del paciente. La cantidad de partículas y la vía de administración serán por último lugar a criterio del médico, veterinario o profesional clínico, aunque generalmente la dosificación se seleccionará para lograr concentraciones locales en el sitio de acción que logran el efecto deseado.In general, the pharmaceutical composition will comprise a therapeutically effective amount of the particles of the invention. It will be appreciated by one skilled in the art that the appropriate dosages of the particles and a pharmaceutical composition comprising the particles may vary from patient to patient. The determination of the optimal dosage will generally involve balancing the level of therapeutic benefit by embolizing and releasing ROSs against any risk or harmful side effects. The dosage level selected will depend on a variety of factors including the route of administration, the time of administration, the rate of removal of the particles, the duration of the treatment, other compounds and / or materials used in combination, the severity of the condition, and the species, sex, age, weight, condition, general health, and previous personal history of the patient. The amount of particles and the route of administration will ultimately be at the discretion of the doctor, veterinarian or clinical professional, although the dosage will generally be selected to achieve local concentrations at the site of action that achieve the desired effect.

La invención también proporciona una partícula de embolización como se define en el presente documento para su uso en el tratamiento de cáncer en combinación con radiación de rayos X o radiación por haces de protones. Normalmente, el tratamiento es en combinación con radiación de rayos X. El cáncer normalmente es cáncer de pulmón, hígado, riñón, vejiga, mama, cabeza y cuello, cerebro, ovario, próstata, intestino, colon, recto, útero, páncreas, ojo, médula ósea, sistema linfático o glándula tiroides.The invention also provides an embolization particle as defined herein for use in the treatment of cancer in combination with X-ray radiation or proton beam radiation. Normally, the treatment is in combination with X-ray radiation. The cancer is usually cancer of the lung, liver, kidney, bladder, breast, head and neck, brain, ovary, prostate, intestine, colon, rectum, uterus, pancreas, eye , bone marrow, lymphatic system or thyroid gland.

La partícula de embolización de la invención contiene nanopartículas que se ha encontrado que son radioterapéuticamente eficaces en condiciones hipóxicas. La eficacia de la radioterapia convencional se basa en un suministro adecuado de oxígeno a las células tumorales; sin embargo, está ahora bien establecido que los tumores sólidos humanos contienen una fracción sustancial de células que son hipóxicas. Esta hipoxia crónica que se observa en tumores se denomina frecuentemente la hipoxia limitada por difusión puesto que surge de la gran distancia intervascular que está más allá del límite de difusión de oxígeno (se estima que es entre 75 y 200 pm). La hipoxia limitada por perfusión 'aguda' transitoria adicionalmente limitada puede ocurrir debido a la circulación sanguínea inestable en vasos, que da como resultado periodos de tiempo cuando se disminuye o bloquea la circulación sanguínea a una región. Cuando el tejido se vuelve hipóxico, se activan varias vías de señalización, alterando el comportamiento de las células para permitir que se adapten a la privación de oxígeno. Estos incluyen un aumento en la capacidad de glucólisis anaerobia para la producción de energía y median in vivo en cambios en la circulación sanguínea y estimulan la angiogénesis. Sin embargo, en el contexto de la radioterapia, la concentración de oxígeno durante, o en el plazo de milisegundos desde la irradiación, es crítica en la determinación del daño al ADN y la posterior respuesta biológica, con la eficacia biológica de una dosis significativamente mayor dada para células bien oxigenadas en comparación con las células hipóxicas. Para la relación de aumento de oxígeno (OER, definida como la relación de dosis bajo hipoxia en comparación con las condiciones aireadas requeridas para producir el mismo efecto biológico) de rayos X normalmente se informan valores de entre 2,5 y 3,5 para un intervalo de criterios de valoración biológicos que incluyen la supervivencia clonogénica. La mejora de la eficacia de la radioterapia usando radiosensibilizadores que pueden actuar en condiciones hipóxicas (y también normóxicas) sería una forma prometedora de lograr el resultado terapéutico mejorado. Se han descrito en la bibliografía varios radiosensibilizadores para células hipóxicas. Estos son principalmente los nitroimidazoles que se encuentra que imitan el efecto de oxígeno en los procesos radioquímicos (Adams GE: Cancer (ed 6). New York, NY, F.F. Becker Plenum Press, 1977; Wardman P: Clin Oncol (R Coll Radiol) 2007; 19: 397 - 417). Sin embargo, la mayoría de los ensayos clínicos han fracaso en demostrar una eficacia significativa usando estos sensibilizadores, principalmente debido a que efectos secundarios no deseables tales como neurotoxicidad (Kaanders JH, Bussink J, van der Kogel AJ: Semin Radiat Oncol 2004, 14: 233-240). La actividad de las partículas de titania dopadas para actuar de radiosensibilizadores en condiciones normóxicas se describe en Townley HE, Rapa E, Wakefield G, Dobson P., Nanomedicine 2012; 8; 526-36. Puesto que la generación de electrones a partir de titania no debe ser dependiente de la presencia de oxígeno molecular, los presentes inventores buscaron investigar si las nanopartículas todavía mostraban radiosensibilización eficaz en condiciones hipóxicas.The embolization particle of the invention contains nanoparticles that have been found to be radiotherapeutically effective under hypoxic conditions. The efficacy of conventional radiation therapy is based on an adequate supply of oxygen to the tumor cells; however, it is now well established that solid human tumors contain a substantial fraction of cells that are hypoxic. This chronic hypoxia seen in tumors is often called diffusion-limited hypoxia since it arises from the large intervascular distance that is beyond the oxygen diffusion limit (estimated to be between 75 and 200 pm). The additionally limited transient 'acute' infusion limited hypoxia may occur due to circulation unstable blood in vessels, which results in periods of time when blood circulation to a region is decreased or blocked. When the tissue becomes hypoxic, several signaling pathways are activated, altering the behavior of the cells to allow them to adapt to oxygen deprivation. These include an increase in anaerobic glycolysis capacity for energy production and mediate in vivo changes in blood circulation and stimulate angiogenesis. However, in the context of radiotherapy, oxygen concentration during, or within milliseconds from irradiation, is critical in determining DNA damage and subsequent biological response, with the biological efficacy of a significantly higher dose. given for well oxygenated cells compared to hypoxic cells. For the oxygen increase ratio (OER, defined as the dose ratio under hypoxia compared to the aerated conditions required to produce the same biological effect) X-ray values are usually reported between 2.5 and 3.5 for a range of biological assessment criteria that include clonogenic survival. Improving the effectiveness of radiotherapy using radiosensitizers that can act under hypoxic (and also normoxic) conditions would be a promising way to achieve the improved therapeutic outcome. Several radiosensitizers for hypoxic cells have been described in the literature. These are mainly nitroimidazoles found to mimic the effect of oxygen on radiochemical processes (Adams GE: Cancer (ed 6). New York, NY, FF Becker Plenum Press, 1977; Wardman P: Clin Oncol (R Coll Radiol) 2007; 19: 397-417). However, most clinical trials have failed to demonstrate significant efficacy using these sensitizers, mainly because undesirable side effects such as neurotoxicity (Kaanders JH, Bussink J, van der Kogel AJ: Semin Radiat Oncol 2004, 14: 233-240). The activity of titania particles doped to act as radiosensitizers under normoxic conditions is described in Townley HE, Rapa E, Wakefield G, Dobson P., Nanomedicine 2012; 8; 526-36. Since the generation of electrons from titania should not be dependent on the presence of molecular oxygen, the present inventors sought to investigate whether the nanoparticles still showed effective radiosensitization under hypoxic conditions.

El cáncer que se va a tratar se puede asociar, por tanto, a tejido tumoral que comprende células tumorales hipóxicas. Un cáncer está "asociado" con tejido tumoral si ese tejido tumoral es una característica del cáncer, es decir, si el tumor se provoca por el cáncer. Las células tumorales que son hipóxicas son células tumorales que tienen una menor concentración de oxígeno en comparación con las células normóxicas. Las células tumorales hipóxicas incluyen, por tanto, células tumorales anóxicas, es decir, células que tienen una concentración de oxígeno de sustancialmente 0,0. Normalmente, la presión parcial del oxígeno, pO2, en una célula hipóxica es al menos 3 mmHg por debajo de la pO2 en una célula normóxica, por ejemplo al menos 10 mmHg por debajo de la pO2 en una célula normóxica. Frecuentemente, esto da como resultado una pO2 en la célula hipóxica inferior a 80 mmHg, por ejemplo desde 20 hasta 60 mmHg, o por ejemplo desde 20 hasta 40 mmHg. La hipoxia puede ser hipoxia limitada por la difusión que surge de una gran distancia intervascular en el tumor. La hipoxia puede ser hipoxia limitada por la perfusión 'aguda' transitoria debido a circulación sanguínea inestable en los vasos. La hipoxia limitada por la perfusión puede ocurrir debido a la embolización y es, por tanto, beneficio significativo que las nanopartículas en la partícula de embolización de la invención sean radioterapéuticamente activas en condiciones hipóxicas.The cancer to be treated can, therefore, be associated with tumor tissue that comprises hypoxic tumor cells. A cancer is "associated" with tumor tissue if that tumor tissue is a characteristic of cancer, that is, if the tumor is caused by cancer. Tumor cells that are hypoxic are tumor cells that have a lower concentration of oxygen compared to normoxic cells. Hypoxic tumor cells therefore include anoxic tumor cells, that is, cells having an oxygen concentration of substantially 0.0. Normally, the partial pressure of oxygen, pO2, in a hypoxic cell is at least 3 mmHg below the pO2 in a normoxic cell, for example at least 10 mmHg below the pO2 in a normoxic cell. Frequently, this results in a pO2 in the hypoxic cell less than 80 mmHg, for example from 20 to 60 mmHg, or for example from 20 to 40 mmHg. Hypoxia may be hypoxia limited by diffusion that arises from a large intervascular distance in the tumor. Hypoxia may be limited hypoxia due to transient 'acute' perfusion due to unstable blood circulation in the vessels. Perfusion-limited hypoxia may occur due to embolization and it is, therefore, significant benefit that the nanoparticles in the embolization particle of the invention be radiotherapeutically active under hypoxic conditions.

La invención proporciona además una composición farmacéutica como se define en el presente documento para su uso en el tratamiento de cáncer como se define en el presente documento en combinación con radiación de rayos X o radiación por haces de protones.The invention further provides a pharmaceutical composition as defined herein for use in the treatment of cancer as defined herein in combination with X-ray radiation or proton beam radiation.

En el tratamiento de cáncer, las partículas de embolización tienen el efecto combinado de embolizar el tumor, así como tratar radioterapéuticamente el tumor mediante la producción de ROS. Las partículas de embolización se acumulan en la vasculatura del tumor. Esto tanto emboliza el tumor como también fija las partículas en el sitio en el tumor permitiendo el tratamiento preciso del tumor (o sitio de cáncer) usando rayos X (o una haz de protones). El tratamiento de cáncer en combinación con radiación de rayos X normalmente comprende:In the treatment of cancer, the embolization particles have the combined effect of embolizing the tumor, as well as treating the tumor radiotherapeutically by producing ROS. The embolization particles accumulate in the tumor vasculature. This both embolises the tumor and also fixes the particles at the site in the tumor allowing precise treatment of the tumor (or cancer site) using X-rays (or a beam of protons). Cancer treatment in combination with X-ray radiation usually includes:

a) administrar por vía parenteral la composición o la composición farmacéutica a un sujeto que se va a tratar; y b) dirigir radiación de rayos X a un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral.a) parenterally administering the pharmaceutical composition or composition to a subject to be treated; and b) direct X-ray radiation to a place or site of cancer or tumor tissue.

El tratamiento de cáncer en combinación con radiación por haces de protones normalmente comprende:Cancer treatment in combination with proton beam radiation usually comprises:

a) administrar por vía parenteral la composición o la composición farmacéutica a un sujeto que se va a tratar; y b) dirigir radiación por haces de protones a un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral.a) parenterally administering the pharmaceutical composition or composition to a subject to be treated; and b) direct radiation by proton beams to a place or site of cancer or tumor tissue.

Normalmente, la etapa de dirigir radiación de rayos X o por haces de protones a un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral se realiza directamente después de administrar las partículas a un sujeto por inyección. En algunos casos, puede ser necesario dejar un corto periodo de tiempo para que las partículas se extiendan por todo el tejido tumoral, sitio de cáncer o vasculatura antes de dirigir radiación de rayos X o por haces de protones al lugar. En general, la etapa de dirigir radiación de rayos X (o radiación por haces de protones) a un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral se lleva a cabo en el plazo de 1 hora después de administrar la partícula o la composición farmacéutica al sujeto. Preferentemente, la etapa de dirigir radiación de rayos X o por haces de protones a un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral se lleva a cabo en el plazo de 45 minutos después de, más preferentemente en el plazo de 30 minutos después de, particularmente en el plazo de 15 minutos después de, especialmente en el plazo de 10 minutos después de, incluso más preferentemente en el plazo de 5 minutos, o inmediatamente después de administrar la partícula o la composición farmacéutica al sujeto.Normally, the stage of directing X-ray or proton beam radiation to a cancer site or site or tumor tissue is performed directly after administering the particles to a subject by injection. In some cases, it may be necessary to leave a short period of time for the particles to spread throughout the tumor tissue, cancer site or vasculature before directing X-ray radiation or proton beams to the site. In general, the stage of directing X-ray radiation (or proton beam radiation) to a place or site of cancer or tumor tissue is carried out within 1 hour after administering the particle or pharmaceutical composition to the subject. . Preferably, the step of directing X-ray or proton beam radiation to a place or site of cancer or tumor tissue is carried out within 45 minutes after, more preferably within 30 minutes after, particularly within 15 minutes after, especially within 10 minutes after, even more preferably within 5 minutes, or immediately after administering the particle or pharmaceutical composition to the subject.

La composición administrada al sujeto normalmente comprende un número total de partículas de embolización de desde 10 hasta 106, o desde 20 hasta 10000. Frecuentemente, la composición administrada comprende desde 20 hasta 1000 partículas de embolización, por ejemplo desde 40 hasta 400 partículas de embolización.The composition administered to the subject usually comprises a total number of embolization particles of from 10 to 106, or from 20 to 10,000. Frequently, the composition administered comprises from 20 to 1000 embolization particles, for example from 40 to 400 embolization particles.

Generalmente, el sujeto se expone a una dosis de rayos X total de desde 1 hasta 200 Gy o 20 hasta 70 Gy, tal como por ejemplo 40 hasta 50 Gy. Una dosis de rayos X individual puede ser desde 0,1 hasta 10 Gy. Normalmente, un tratamiento o método de tratamiento de cáncer de la invención comprende dirigir una dosis de 1,0 a 3,0 Gy, preferentemente 1,5 a 2,5 Gy, más preferentemente una dosis de 1,8 a 2,0 Gy de radiación de rayos X a un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral. Dichas pequeñas dosis frecuentes están previstas para permitir a las células sanas tiempo para crecer para reparar cualquier daño provocado por la radiación. La dosis de radiación por haces de protones puede ser desde 1 hasta 2000 Gy, 1 hasta 500 Gy, o cualquiera de las dosis dadas anteriormente.Generally, the subject is exposed to a total X-ray dose of from 1 to 200 Gy or 20 to 70 Gy, such as for example 40 to 50 Gy. An individual X-ray dose can be from 0.1 to 10 Gy. Normally, a cancer treatment or method of the invention comprises directing a dose of 1.0 to 3.0 Gy, preferably 1.5 to 2.5 Gy, more preferably a dose of 1.8 to 2.0 Gy of x-ray radiation to a place or site of cancer or tumor tissue. Such small frequent doses are planned to allow healthy cells time to grow to repair any radiation damage. The radiation dose by proton beams can be from 1 to 2000 Gy, 1 to 500 Gy, or any of the doses given above.

Normalmente, la radiación de rayos X en un tratamiento o método de tratamiento de cáncer de la invención tiene una energía desde 0,005 MeV hasta 10 MeV. Los rayos X de energía más alta (por ejemplo, más de 1 MeV) se pueden denominar algunas veces rayos gamma. La radiación de rayos X puede tener una energía de desde 0,005 MeV hasta 1 MeV, o desde 0,05 MeV hasta 0,2 MeV. Por ejemplo, el tratamiento de cáncer según la invención puede usar radiación de rayos X que tiene una energía superior o igual a 0,01 MeV. Alternativamente, el tratamiento puede usar radiación por haces de protones que tiene una energía superior o igual a 1 MeV, por ejemplo desde 70 hasta 250 MeV. La energía de la radiación de rayos X usada en el tratamiento de cáncer normalmente es superior o igual a 0,05 MeV, por ejemplo superior o igual a 0,06 MeV o superior o igual a 0,06 MeV. La energía de rayos X para tratar cáncer puede ser desde 0,04 hasta 0,1 MeV o desde 0,06 hasta 0,09 MeV. La energía de los rayos X usada para el tratamiento del cáncer según la invención normalmente tiene una energía mayor que la usada para fines de obtención de imágenes.Normally, X-ray radiation in a cancer treatment or method of the invention has an energy from 0.005 MeV to 10 MeV. Higher energy X-rays (for example, more than 1 MeV) can sometimes be called gamma rays. X-ray radiation can have an energy of from 0.005 MeV to 1 MeV, or from 0.05 MeV to 0.2 MeV. For example, the cancer treatment according to the invention can use X-ray radiation having an energy greater than or equal to 0.01 MeV. Alternatively, the treatment can use proton beam radiation having an energy greater than or equal to 1 MeV, for example from 70 to 250 MeV. The energy of the X-ray radiation used in the treatment of cancer is usually greater than or equal to 0.05 MeV, for example greater than or equal to 0.06 MeV or greater than or equal to 0.06 MeV. The X-ray energy to treat cancer can be from 0.04 to 0.1 MeV or from 0.06 to 0.09 MeV. The energy of the X-rays used for the treatment of cancer according to the invention normally has a higher energy than that used for imaging purposes.

La etapa de dirigir radiación de rayos X o radiación por haces de protones al lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral normalmente excita el óxido metálico en las nanopartículas en las partículas de embolización en el lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral para generar especies reactivas de oxígeno en el lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral. El método también puede comprender una etapa de detectar la presencia o ausencia de una partícula o partículas de la invención en un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral antes de dirigir radiación de rayos X a un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral. Normalmente, la etapa de detectar la presencia o ausencia de la partícula o partículas en un lugar o sitio comprende dirigir rayos X al lugar o sitio para obtener una imagen de rayos X. La imagen de rayos X se puede usar entonces para determinar si un cáncer o tejido tumoral está presente o ausente en el lugar o sitio. Para usos de diagnóstico, el tiempo de exposición de un sujeto a rayos X es generalmente desde un segundo hasta 30 minutos, preferentemente desde un minuto hasta 20 minutos y más preferentemente desde un segundo hasta 5 minutos.The stage of directing X-ray radiation or proton beam radiation to the site or site of the cancer or tumor tissue normally excites the metal oxide in the nanoparticles in the embolization particles at the site or site of the cancer or tumor tissue to generate reactive species of oxygen at the site or site of cancer or tumor tissue. The method may also comprise a step of detecting the presence or absence of a particle or particles of the invention at a site or site of cancer or tumor tissue before directing X-ray radiation to a site or site of cancer or tumor tissue. Normally, the step of detecting the presence or absence of the particle or particles in a place or site comprises directing X-rays to the place or site to obtain an X-ray image. The X-ray image can then be used to determine if a cancer or tumor tissue is present or absent in the place or site. For diagnostic uses, the exposure time of an X-ray subject is generally from one second to 30 minutes, preferably from one minute to 20 minutes and more preferably from one second to 5 minutes.

El tratamiento de cáncer en combinación con radiación de rayos X (o radiación por haces de protones) puede comprender, por ejemplo:Cancer treatment in combination with X-ray radiation (or proton beam radiation) may comprise, for example:

a) administrar, preferentemente administrar por vía parenteral, la composición o la composición farmacéutica a un sujeto que se va a tratar;a) preferably administering, parenterally, the pharmaceutical composition or composition to a subject to be treated;

ai) dejar que las partículas de embolización se acumulen en un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral; aii) opcionalmente detectar la presencia o ausencia de las partículas de embolización en el lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral; yai) let the embolization particles accumulate in a place or site of cancer or tumor tissue; aii) optionally detect the presence or absence of embolization particles at the site or site of the cancer or tumor tissue; Y

b) dirigir radiación de rayos X (o radiación por haces de protones) al lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral. Las partículas de embolización normalmente se acumulan en el lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral por embolización de la vasculatura dentro del lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral. Esto tanto restringe la circulación sanguínea al tumor como pone las partículas de embolización dentro del tumor en una posición adecuada para tratar radioterapéuticamente el cáncer tras la exposición a rayos X o un haz de protones. Así, el tratamiento de cáncer en combinación con radiación de rayos X (o radiación por haces de protones), según la presente invención, normalmente comprende una etapa de dejar que las partículas de embolización embolicen la vasculatura dentro de un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral. De hecho, la etapa (ai) de la realización descrita en el párrafo precedente puede comprender: dejar que las partículas de embolización se acumulen en un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral y embolizar la vasculatura dentro de dicho lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral.b) direct X-ray radiation (or proton beam radiation) to the site or site of cancer or tumor tissue. The embolization particles normally accumulate at the site or site of the cancer or tumor tissue by embolization of the vasculature within the site or site of the cancer or tumor tissue. This both restricts blood circulation to the tumor and puts the embolization particles inside the tumor in a suitable position to radiotherapeutically treat the cancer after exposure to X-rays or a proton beam. Thus, the treatment of cancer in combination with X-ray radiation (or proton beam radiation), according to the present invention, typically comprises a step of allowing embolization particles to embolize the vasculature within a cancer site or site or tumor tissue In fact, step (ai) of the embodiment described in the preceding paragraph may comprise: letting the embolization particles accumulate in a place or site of the cancer or tumor tissue and embolizing the vasculature within said place or site of the cancer or tumor tissue

La etapa (a) normalmente comprende administrar por vía intravenosa la pluralidad de partículas de embolización o la composición farmacéutica al sujeto que se va a tratar.Step (a) normally comprises administering intravenously the plurality of embolization particles or the pharmaceutical composition to the subject to be treated.

Preferentemente, la etapa (a) comprende administrar por vía intravenosa la pluralidad de partículas de embolización o la composición farmacéutica en la corriente sanguínea del sujeto que se va a tratar en una localización en o antes del lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral. El término "antes del lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral", como se usa en el presente documento, significa aguas arriba en la circulación sanguínea del lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral, es decir, en una localización en la vasculatura donde la sangre se está alejando del corazón y hacia el sitio o lugar del cáncer o tejido tumoral.Preferably, step (a) comprises administering intravenously the plurality of embolization particles or the pharmaceutical composition in the bloodstream of the subject to be treated at a location on or before of the place or site of cancer or tumor tissue. The term "before the site or site of cancer or tumor tissue", as used herein, means upstream in the bloodstream of the site or site of the cancer or tumor tissue, that is, in a location in the vasculature where the blood is moving away from the heart and towards the site or place of the cancer or tumor tissue.

Las partículas de embolización también se podrían usar en sintonía con nanopartículas dopadas como se define en el presente documento inyectadas directamente en el cuerpo del tumor.The embolization particles could also be used in tune with doped nanoparticles as defined herein injected directly into the tumor body.

La invención también proporciona un método de tratamiento de cáncer en un sujeto que comprende: (a) administrar a un sujeto una partícula de embolización como se define en el presente documento, una composición como se define en el presente documento, o una composición farmacéutica como se define en el presente documento; y (b) dirigir radiación de rayos X o radiación por haces de protones a un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral. Este método se puede definir adicionalmente para el uso en el tratamiento de cáncer descrito anteriormente. Normalmente, (a) comprende administrar por vía intravenosa a un sujeto una partícula de embolización como se define en el presente documento, una pluralidad de partículas de embolización como se define en el presente documento, o una composición farmacéutica como se define en el presente documento. Preferentemente, (a) comprende administrar por vía intravenosa en la corriente sanguínea del sujeto que se va a tratar en una localización en o antes del lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral, una partícula de embolización como se define en el presente documento, una composición como se define en el presente documento, o una composición farmacéutica como se define en el presente documento.The invention also provides a method of treating cancer in a subject comprising: (a) administering to a subject an embolization particle as defined herein, a composition as defined herein, or a pharmaceutical composition as It is defined in this document; and (b) direct X-ray radiation or proton beam radiation to a place or site of cancer or tumor tissue. This method can be further defined for use in the treatment of cancer described above. Typically, (a) it comprises administering intravenously to a subject an embolization particle as defined herein, a plurality of embolization particles as defined herein, or a pharmaceutical composition as defined herein. . Preferably, (a) it comprises administering intravenously into the bloodstream of the subject to be treated at a location at or before the site or site of the cancer or tumor tissue, an embolization particle as defined herein, a composition as defined herein, or a pharmaceutical composition as defined herein.

La invención también proporciona el uso de una partícula de embolización como se define en el presente documento, una composición como se define en el presente documento, o una composición farmacéutica como se define en el presente documento, en la fabricación de un medicamento para su uso en el tratamiento de cáncer como se define en el presente documento en combinación con radiación de rayos X o radiación por haces de protones.The invention also provides the use of an embolization particle as defined herein, a composition as defined herein, or a pharmaceutical composition as defined herein, in the manufacture of a medicament for use. in the treatment of cancer as defined herein in combination with x-ray radiation or proton beam radiation.

La invención también proporciona una partícula de embolización como se define en el presente documento, una composición como se define en el presente documento, o una composición farmacéutica como se define en el presente documento, para su uso en un método de embolización. La embolización normalmente comprende administrar por vía intravenosa la pluralidad de partículas de embolización o la composición farmacéutica en la corriente sanguínea del sujeto que se va a tratar en una localización en o antes del lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral.The invention also provides an embolization particle as defined herein, a composition as defined herein, or a pharmaceutical composition as defined herein, for use in an embolization method. Embolization normally comprises administering intravenously the plurality of embolization particles or the pharmaceutical composition in the bloodstream of the subject to be treated at a location at or before the site or site of the cancer or tumor tissue.

El tratamiento de cáncer en combinación con radiación de rayos X (o por haces de protones) se puede realizar simultáneamente con la embolización. Así, la invención también proporciona una partícula de embolización como se define en el presente documento, una composición como se define en el presente documento, o una composición farmacéutica como se define en el presente documento, para su uso en un método de embolización en combinación con el tratamiento de cáncer como se define en el presente documento en combinación con radiación de rayos X o radiación por haces de protones.Cancer treatment in combination with X-ray radiation (or by proton beams) can be performed simultaneously with embolization. Thus, the invention also provides an embolization particle as defined herein, a composition as defined herein, or a pharmaceutical composition as defined herein, for use in a combination embolization method. with cancer treatment as defined herein in combination with x-ray radiation or proton beam radiation.

Proceso de producción de las partículas de embolizaciónProduction process of embolization particles

La invención también proporciona un proceso de producción de una partícula de embolización que comprende una micropartícula recubierta con una pluralidad de nanopartículas, nanopartículas que comprenden un óxido metálico dopado con uno o más elementos de las tierras raras, en donde el óxido metálico es dióxido de titanio, óxido de cinc o dióxido de cerio, cuyo proceso comprende:The invention also provides a process for producing an embolization particle comprising a microparticle coated with a plurality of nanoparticles, nanoparticles comprising a metal oxide doped with one or more rare earth elements, wherein the metal oxide is titanium dioxide , zinc oxide or cerium dioxide, whose process comprises:

(i) proporcionar una micropartícula;(i) provide a microparticle;

(ii) poner en contacto la micropartícula con una pluralidad de las nanopartículas; y(ii) contacting the microparticle with a plurality of the nanoparticles; Y

(iii) calentar la micropartícula y las nanopartículas para formar la partícula de embolización.(iii) heating the microparticle and nanoparticles to form the embolization particle.

La partícula de embolización puede ser como se define adicionalmente en el presente documento. Las nanopartículas pueden ser como se definen adicionalmente en el presente documento. La micropartícula puede ser como se define adicionalmente en el presente documento.The embolization particle may be as further defined herein. The nanoparticles can be as further defined herein. The microparticle can be as further defined herein.

Normalmente, (i) comprende proporcionar una pluralidad de micropartículas. Normalmente, (ii) comprende mezclar la micropartícula con la pluralidad de nanopartículas, por ejemplo mezclar una pluralidad de micropartículas con la pluralidad de nanopartículas. Las micropartículas y nanopartículas se mezclan normalmente en la fase sólida. Así, una composición sólida (por ejemplo, un polvo) que comprende la pluralidad de micropartículas se puede mezclar con una composición sólida (por ejemplo, un polvo) que comprende la pluralidad de nanopartículas. El volumen de nanopartículas es normalmente mayor que el volumen de micropartículas en la mezcla. Se desea un mayor volumen de nanopartículas tal que exista un exceso de nanopartículas y las micropartículas se recubran completamente antes y durante la etapa (iii). El exceso de nanopartículas también ayuda a producir partículas de embolización individuales en vez de grumos de partículas de embolización agregadas. La relación volumen/volumen (v/v) entre micropartículas y nanopartículas (micropartículas:nanopartículas) normalmente es desde 1:1 hasta 1:20. Por ejemplo, la relación puede ser desde 1:5 hasta 1:15 o desde 1:8 hasta 1:10 (v/v).Normally, (i) comprises providing a plurality of microparticles. Normally, (ii) it comprises mixing the microparticle with the plurality of nanoparticles, for example mixing a plurality of microparticles with the plurality of nanoparticles. The microparticles and nanoparticles are normally mixed in the solid phase. Thus, a solid composition (for example, a powder) comprising the plurality of microparticles can be mixed with a solid composition (for example, a powder) comprising the plurality of nanoparticles. The volume of nanoparticles is normally greater than the volume of microparticles in the mixture. A larger volume of nanoparticles is desired such that there is an excess of nanoparticles and the microparticles are completely coated before and during step (iii). Excess nanoparticles also help produce individual embolization particles instead of aggregate embolization particle lumps. The volume / volume (v / v) ratio between microparticles and nanoparticles (microparticles: nanoparticles) is usually from 1: 1 to 1:20. By For example, the ratio can be from 1: 5 to 1:15 or from 1: 8 to 1:10 (v / v).

Las partículas de embolización se forman calentando la combinación de las micropartículas con las nanopartículas. Esto provoca que las nanopartículas se unan entre sí y/o la superficie de la micropartícula para formar la partícula de embolización. Normalmente, la micropartícula comprende un polímero (por ejemplo, un polímero o un copolímero formado de unidades de monómero de estireno) y (iii) comprende calentar la micropartícula y las nanopartículas a una temperatura que está por encima de la temperatura de transición vítrea del polímero. Normalmente, (iii) comprende calentar la micropartícula y las nanopartículas a una temperatura de desde 150 °C hasta 300 °C. La temperatura puede ser desde 200 °C hasta 250 °C, por ejemplo aproximadamente 230 °C. El calentamiento se realiza normalmente durante desde 5 hasta 60 minutos, por ejemplo desde 10 hasta 20 minutos.The embolization particles are formed by heating the combination of the microparticles with the nanoparticles. This causes the nanoparticles to join together and / or the surface of the microparticle to form the embolization particle. Typically, the microparticle comprises a polymer (for example, a polymer or a copolymer formed of styrene monomer units) and (iii) comprises heating the microparticle and nanoparticles to a temperature that is above the glass transition temperature of the polymer . Normally, (iii) comprises heating the microparticle and nanoparticles at a temperature of from 150 ° C to 300 ° C. The temperature can be from 200 ° C to 250 ° C, for example approximately 230 ° C. The heating is normally carried out for 5 to 60 minutes, for example 10 to 20 minutes.

Después de la formación de las partículas de embolización, normalmente se aíslan de la mezcla, por ejemplo, tamizando o usando un gradiente de densidad, para retirar las partículas de embolización más grandes y dejar el exceso de nanopartículas.After the formation of the embolization particles, they are normally isolated from the mixture, for example, sieving or using a density gradient, to remove the larger embolization particles and leave the excess nanoparticles.

Un ejemplo del proceso de producción es del siguiente modo. Se mezclaron las micropartículas con las nanopartículas en una relación de desde 1:5 hasta 1:15 (v/v). Entonces se sinterizaron las nanopartículas sobre la superficie de las micropartículas calentando la mezcla hasta desde 200 °C hasta 250 °C. Esto se puede hacer en un horno a una tasa de incremento de desde 5 °C hasta 10 °C por minuto. La mezcla se mantuvo a desde 200 °C hasta 250 °C durante desde 5 hasta 20 minutos. Las partículas de embolización se pueden separar entonces del exceso de nanopartículas usando un gradiente de densidad de sacarosa que contiene 60 % y 15 % de sacarosa y centrifugando (por ejemplo, 1 hora a 9.000 rpm). Se extrajo la banda que contenía las micropartículas recubiertas, se centrifugó y se lavó. Finalmente, se secaron las partículas preparadas durante la noche a vacío. Las nanopartículas usadas en la invención se podrían añadir a la superficie de las micropartículas ya sea simultáneamente a la síntesis o posterior a la síntesis.An example of the production process is as follows. The microparticles were mixed with the nanoparticles in a ratio of from 1: 5 to 1:15 (v / v). The nanoparticles were then sintered on the surface of the microparticles by heating the mixture to 200 ° C to 250 ° C. This can be done in an oven at an increase rate of 5 ° C to 10 ° C per minute. The mixture was maintained at 200 ° C to 250 ° C for 5 to 20 minutes. The embolization particles can then be separated from the excess nanoparticles using a sucrose density gradient containing 60% and 15% sucrose and centrifuging (for example, 1 hour at 9,000 rpm). The band containing the coated microparticles was removed, centrifuged and washed. Finally, the particles prepared were dried overnight under vacuum. The nanoparticles used in the invention could be added to the surface of the microparticles either simultaneously to the synthesis or subsequent to the synthesis.

Alternativamente, la etapa (iii) puede comprender añadir una composición a las micropartículas y nanopartículas, composición que une las nanopartículas a la superficie de la micropartícula. La composición añadida puede ser una composición adhesiva, por ejemplo una solución de poli(alcohol vinílico), un epóxido, un uretano, o un metacrilato. La composición añadida puede ser una composición de resina.Alternatively, step (iii) may comprise adding a composition to the microparticles and nanoparticles, a composition that bonds the nanoparticles to the surface of the microparticle. The added composition may be an adhesive composition, for example a solution of polyvinyl alcohol, an epoxide, a urethane, or a methacrylate. The added composition may be a resin composition.

La invención también proporciona una partícula de embolización obtenible por un proceso de producción de una partícula de embolización como se describe en el presente documento.The invention also provides an embolization particle obtainable by a process of producing an embolization particle as described herein.

La invención se describe con más detalle por los siguientes ejemplos.The invention is described in more detail by the following examples.

EjemplosExamples

Producción de nanopartículas dopadasProduction of doped nanoparticles

Se prepararon nanopartículas que comprenden titania dopada con la tierra rara gadolinio. El método de producción de estas partículas fue del siguiente modo.Nanoparticles comprising titania doped with gadolinium rare earth were prepared. The method of production of these particles was as follows.

Se suspendió nitrato de gadolinio (III) hexahidratado en 10 ml de isopropóxido de titanio (IV) y luego se añadieron 30 ml de isopropanol seco.Gadolinium (III) nitrate hexahydrate was suspended in 10 ml of titanium (IV) isopropoxide and then 30 ml of dry isopropanol was added.

La cantidad de compuesto de metal de las tierras raras que se suspende en la solución determina la cantidad de dopante que se introduce en la red cristalina hospedadora del dióxido de titanio. Se puede introducir una cantidad total de hasta 25 % en moles de uno o más elementos de las tierras raras en la red cristalina hospedadora del dióxido de titanio. Como un ejemplo, se añadieron 34 micromoles de nitrato de gadolinio a 340 milimoles de isopropóxido de titanio para producir partículas de dióxido de titanio dopadas con 1 % en moles de gadolinio.The amount of rare earth metal compound that is suspended in the solution determines the amount of dopant that is introduced into the crystalline network of titanium dioxide host. A total amount of up to 25 mol% of one or more rare earth elements can be introduced into the crystalline network hosting the titanium dioxide. As an example, 34 micromoles of gadolinium nitrate were added to 340 millimoles of titanium isopropoxide to produce titanium dioxide particles doped with 1 mol% of gadolinium.

Entonces se añadió gota a gota la solución a 500 ml de una mezcla 50/50 (v/v) de agua/isopropanol mientras se agitaba vigorosamente. La mezcla se agitó durante 5 minutos adicionales y entonces se dejó que el precipitado sedimentara. Se retiró el sobrenadante y se lavó el precipitado con 200 ml de isopropanol y se agitó durante 10 minutos adicionales. Posteriormente se recogió el sobrenadante por filtración y luego se esterilizó en autoclave en tubos llenos hasta la mitad con ddH²O. Entonces se mantuvo la suspensión a 100 °C hasta que se secó. Se molieron las muestras dando un polvo fino y posteriormente se calentaron al fuego a diversas temperaturas (por ejemplo, 3 horas a 700 °C).The solution was then added dropwise to 500 ml of a 50/50 (v / v) mixture of water / isopropanol while stirring vigorously. The mixture was stirred for an additional 5 minutes and then the precipitate was allowed to settle. The supernatant was removed and the precipitate was washed with 200 ml of isopropanol and stirred for an additional 10 minutes. Subsequently, the supernatant was collected by filtration and then autoclaved in half-filled tubes with ddH ² O. The suspension was then maintained at 100 ° C until dried. The samples were ground giving a fine powder and subsequently heated to fire at various temperatures (for example, 3 hours at 700 ° C).

El método anterior se puede usar para preparar otras partículas de dióxido de titanio dopadas con tierras raras cuando se usan compuestos de nitrato de metal de las tierras raras alternativos. El método anterior también se puede usar para preparar óxido de cerio u óxido de cinc dopado con tierras raras cuando se usa un cetonato de cerio o cinc, tal como acetilacetonato de cinc o acetilacetonato de cerio, como material de partida.The above method can be used to prepare other particles of titanium dioxide doped with rare earths when metal nitrate compounds of alternative rare earths are used. The above method can also be used to prepare cerium oxide or doped zinc oxide with rare earths when using a cerium or zinc ketone, such as zinc acetylacetonate or cerium acetylacetonate, as the starting material.

Las imágenes de TEM muestran el tamaño y la distribución de tamaños de nanopartículas de titania dopadas con gadolinio (Figura 1; superior) y su cristalinidad (Figura 1; inferior). El trazo de EDX (Figura 2) confirma la presencia de gadolinio en las nanopartículas de titania.TEM images show the size and size distribution of titania nanoparticles doped with gadolinium (Figure 1; upper) and its crystallinity (Figure 1; lower). The EDX line (Figure 2) confirms the presence of gadolinium in titania nanoparticles.

También se sintetizaron nanopartículas dopadas usando pirólisis por pulverización de llama (FSP) para confirmar que también era posible este método. En un experimento típico, se añadieron las cantidades apropiadas de precursor(es) de titanio y gadolinio para un 5 % de átomos de Gd en TiO²a un disolvente y se agitó durante 1 hora. Se pulverizó la solución a través de una boquilla. La pulverización se definió por la velocidad de la inyección de precursor y la velocidad del gas de dispersión de O²y se prendió con una llama piloto hecha de metano y oxígeno establecida a 1,5 y 3,2 l/min respectivamente. Resultó un polvo de la combustión de los precursores y se recogió a vacío sobre un papel de filtro de fibra de vidrio. Finalmente, el polvo blanco se calentó al fuego a 500 °C durante 2 horas.Doped nanoparticles were also synthesized using flame spray pyrolysis (FSP) to confirm that this method was also possible. In a typical experiment, the appropriate amounts of titanium and gadolinium precursor (s) for 5% Gd atoms in TiO ^{2 were added} to a solvent and stirred for 1 hour. The solution was sprayed through a nozzle. Spraying was defined by the speed of the precursor injection and the speed of the O ² dispersion gas and ignited with a pilot flame made of methane and oxygen set at 1.5 and 3.2 l / min respectively. A powder of combustion of the precursors resulted and was collected under vacuum on a fiberglass filter paper. Finally, the white powder was heated on fire at 500 ° C for 2 hours.

Ensayo de Arsenazo III sobre nanopartículas dopadasArsenazo III test on doped nanoparticles

Se recubrieron con sílice nanopartículas de titania dopadas con 5 % de gadolinio preparadas por FSP (TiO2@5%Gd (FSP)@Si) y se analizaron para lixiviación de gadolinio usando el ensayo de Arsenazo III. La muestra se resuspendió en agua Milli-Q, se sonicó y se filtró. Se diluyó la muestra (1:401) y se recogieron tres espectros de UV-VIS para la muestra. Se determinaron los valores de absorbancia a 300 nm. Basándose en una curva de calibración para P25, se calculó la concentración inicial de la muestra después de la filtración (5,45 mg/ml). Se inyectaron 500 pl de la muestra en el casete de diálisis Slide-A-Lyser (ThermoScientific) y se dializó contra agua Milli-Q (55 ml) con agitación constante a temperatura ambiente. Se usó nitrato de gadolinio (III) hexahidratado como fuente de gadolinio libre en un experimento de control positivo. Se inyectaron 500 pl del cloruro de gadolinio (III) hexahidratado (0,788 mg/ml) en el casete de diálisis Slide-A-Lyser (ThermoScientific) y se dializó contra agua (55 ml) con agitación constante a temperatura ambiente. Además, se inyectaron 500 pl de muestra de TiO2@5%Gd(FSP) sin recubrir (5,45 mg/ml) en el casete de diálisis Slide-A-Lyser (ThermoScientific) y se dializó contra agua (55 ml) con agitación constante a temperatura ambiente.Titania nanoparticles doped with 5% gadolinium prepared by FSP (TiO2 @ 5% Gd (FSP) @Si) were coated with silica and analyzed for gadolinium leaching using the Arsenazo III assay. The sample was resuspended in Milli-Q water, sonicated and filtered. The sample was diluted (1: 401) and three UV-VIS spectra were collected for the sample. Absorbance values were determined at 300 nm. Based on a calibration curve for P25, the initial concentration of the sample after filtration (5.45 mg / ml) was calculated. 500 µl of the sample was injected into the Slide-A-Lyser (ThermoScientific) dialysis cassette and dialyzed against Milli-Q water (55 ml) with constant stirring at room temperature. Gadolinium (III) nitrate hexahydrate was used as the source of free gadolinium in a positive control experiment. 500 µl of gadolinium (III) chloride hexahydrate (0.788 mg / ml) was injected into the Slide-A-Lyser (ThermoScientific) dialysis cassette and dialyzed against water (55 ml) with constant stirring at room temperature. In addition, 500 µl of uncoated TiO2 @ 5% Gd (FSP) sample (5.45 mg / ml) was injected into the Slide-A-Lyser (ThermoScientific) dialysis cassette and dialyzed against water (55 ml) with constant stirring at room temperature.

Se evaluó el agua ("Sumidero") para gadolinio libre después de 1 día de diálisis, y hasta 14 días. Se prepararon las muestras para la medición mezclando 100 pl de Arsenazo III 0,2 mM y 900 pl de sumidero. Se prepararon blancos mezclando 100 pl de Arsenazo III 0,2 mM y 900 pl de agua Milli-Q. Todas las muestras de sumidero se recogieron para análisis adicional por espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS).Water ("Sump") was evaluated for free gadolinium after 1 day of dialysis, and up to 14 days. Samples were prepared for measurement by mixing 100 µl of 0.2 mM Arsenazo III and 900 pl of sump. Whites were prepared by mixing 100 pl of 0.2 mM Arsenazo III and 900 pl of Milli-Q water. All sump samples were collected for further analysis by mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-MS).

MicropartículasMicroparticles

Las micropartículas de poliestireno se pueden preparar o bien en el laboratorio o bien se pueden usar patrones comerciales. Las micropartículas se pueden preparar o comprar como un intervalo de tamaños. El tamaño de los vasos sanguíneos a bloquear variará en diámetro desde los vasos sanguíneos principales que suministran al tumor hasta los vasos internos más pequeños (véase la Tabla 1 anteriormente). Las micropartículas se pueden aplicar, por tanto, como una colección heterogénea de diámetros (Figuras 3 y 4) o como un diámetro más estrechamente controlado (Figura 5), dependiendo de la aplicación exacta y el punto previsto de bloqueo.Polystyrene microparticles can be prepared either in the laboratory or commercial standards can be used. The microparticles can be prepared or purchased as a range of sizes. The size of the blood vessels to block will vary in diameter from the main blood vessels that supply the tumor to the smaller internal vessels (see Table 1 above). The microparticles can therefore be applied as a heterogeneous collection of diameters (Figures 3 and 4) or as a more closely controlled diameter (Figure 5), depending on the exact application and the intended point of blockage.

Las micropartículas de poliestireno fueron o bien sintetizadas en el laboratorio o bien se compraron de Duke scientific como perlas de poliestireno-divinilbenceno de 40 pm fluorescentes verdes secadas. La síntesis de las micropartículas de poliestireno se llevó a cabo por la copolimerización en suspensión de estireno y dimetacrilato de etilenglicol (EGDMA), como se describe previamente en Ihara H et al. (Materials Chemistry and Physics.The polystyrene microparticles were either synthesized in the laboratory or purchased from Duke scientific as 40 pm dried green fluorescent polystyrene-divinylbenzene beads. The synthesis of polystyrene microparticles was carried out by suspension copolymerization of styrene and ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA), as previously described in Ihara H et al. (Materials Chemistry and Physics.

2009;114(1):1-5) y Uchimura A, et al. (Materials Chemistry and Physics. 2011;129(3):871-80). Se creó una fase de aceite mezclando 2,5 ml de estireno (Aldrich), 2,5 ml de EGDMA (Aldrich) y 50 mg de azobisisobutironitrilo (AIBN; Aldrich). Entonces se añadió la fase aceitosa a 30 ml de poli(alcohol vinílico) acuoso al 4 % en peso (PVA, 87-90 % hidrolizado, peso molecular medio 30.000-70.000; Aldrich) en un matraz redondo. La mezcla se agitó a 250 rpm durante una hora a temperatura ambiente y luego se dejó reposar durante 24 horas a 60 °C. Las partículas se recogieron por centrifugación, se lavaron en ddH²O dos veces, se resuspendieron en 30 ml de ddH²O y se sometieron a reflujo durante la noche para retirar cualquier PVA restante. Entonces se recogieron las partículas por centrifugación, se lavaron con metanol dos veces y se secaron a vacío.2009; 114 (1): 1-5) and Uchimura A, et al. (Materials Chemistry and Physics. 2011; 129 (3): 871-80). An oil phase was created by mixing 2.5 ml of styrene (Aldrich), 2.5 ml of EGDMA (Aldrich) and 50 mg of azobisisobutyronitrile (AIBN; Aldrich). The oily phase was then added to 30 ml of 4% by weight aqueous polyvinyl alcohol (PVA, 87-90% hydrolyzed, average molecular weight 30,000-70,000; Aldrich) in a round flask. The mixture was stirred at 250 rpm for one hour at room temperature and then allowed to stand for 24 hours at 60 ° C. The particles were collected by centrifugation, washed in ddH ² O twice, resuspended in 30 ml of ddH ² O and refluxed overnight to remove any remaining PVA. The particles were then collected by centrifugation, washed with methanol twice and dried in vacuo.

Producción de partículas de embolizaciónEmbolization Particle Production

Se recubrieron cada una de las micropartículas de poliestireno sintetizadas en laboratorio y las micropartículas de poliestireno-divinilbenceno compradas con las partículas de titania dopadas con gadolinio.Each of the laboratory-synthesized polystyrene microparticles and polystyrene-divinylbenzene microparticles purchased with the gadolinium-doped titania particles were coated.

Se mezclaron las micropartículas con las nanopartículas en una relación 1:9 (v/v). Entonces se sinterizaron las nanopartículas de titania sobre la superficie de las micropartículas de poliestireno calentando la mezcla hasta 230 °C que está por encima de la temperatura de transición vítrea de las micropartículas de poliestireno. Esto se hizo en un horno Carbolite RWF 1200 a una tasa de incremento de siete grados por minuto. La mezcla se mantuvo a 230 °C durante 15 minutos para limitar cualquier posible cambio en la fase cristalina en las partículas de titania dopadas. Se separaron las micropartículas recubiertas con nanopartículas de titania dopadas del exceso nanopartículas usando un gradiente de densidad de sacarosa que contenía 60 % y 15 % de sacarosa y centrifugando durante una hora a 9.000 rpm. Se extrajo la banda que contenía las micropartículas recubiertas, se centrifugó y se lavó en ddH²O tres veces para retirar la sacarosa. Finalmente se secaron las partículas preparadas durante la noche a vacío.The microparticles were mixed with the nanoparticles in a 1: 9 (v / v) ratio. The titania nanoparticles were then sintered on the surface of the polystyrene microparticles by heating the mixture to 230 ° C which is above the glass transition temperature of the polystyrene microparticles. This was done in a Carbolite RWF 1200 oven at an increase rate of seven degrees per minute. The mixture was kept at 230 ° C for 15 minutes to limit any possible change in the crystalline phase in the doped titania particles. Microparticles coated with titania nanoparticles doped from excess nanoparticles were separated using a sucrose density gradient containing 60% and 15% sucrose and centrifuging for one hour at 9,000 rpm The band containing the coated microparticles was removed, centrifuged and washed in ddH ² O three times to remove sucrose. Finally the particles prepared were dried overnight under vacuum.

Se usó TEM para medir el tamaño, morfología superficial y estructura cristalina de las partículas de titania dopadas con gadolinio. Se realizó TEM usando un microscopio JEOL JEM-2010 equipado con una pistola de electrones termiónico de LaB6 que operaba a una energía de haces primarios de 200 keV y un sistema de análisis de rayos X Oxford Instruments INCA para llevar a cabo la espectroscopía de rayos X por dispersión de energía (EDX). Analizando los rayos X característicos producidos por la interacción del haz primario de electrones con la muestra, se pudieron determinar los elementos presentes en la muestra. Se prepararon especímenes de TEM resuspendiendo las nanopartículas en etanol y depósito por goteo sobre rejillas recubiertas de carbono lleno de agujeros (Agar Scientific).TEM was used to measure the size, surface morphology and crystalline structure of the titania particles doped with gadolinium. TEM was performed using a JEOL JEM-2010 microscope equipped with a LaB6 thermionic electron gun that operated at a primary beam energy of 200 keV and an Oxford Instruments INCA X-ray analysis system to perform X-ray spectroscopy by energy dispersion (EDX). By analyzing the characteristic X-rays produced by the interaction of the primary electron beam with the sample, the elements present in the sample could be determined. TEM specimens were prepared by resuspending the nanoparticles in ethanol and drip deposit on carbon-filled grids filled with holes (Agar Scientific).

Se usó SEM para evaluar la distribución de tamaños y la cobertura superficial de la micropartículas recubiertas con nanopartículas (es decir, las partículas de embolización de la invención). Se realizó SEM usando un microscopio JEOL JSM-840F que operaba a una energía de haces primarios de 3 keV y se recogieron imágenes en modo de obtención de imágenes electrónicas secundarias. Se prepararon especímenes de SEM por espolvoreado sobre un portamuestras de SEM con cinta de carbono (Agar Scientific) y luego se recubrieron con una capa de platino de 3 nm para reducir la carga durante la operación.SEM was used to evaluate the size distribution and surface coverage of the microparticles coated with nanoparticles (ie, embolization particles of the invention). SEM was performed using a JEOL JSM-840F microscope that operated at a primary beam energy of 3 keV and images were collected in order to obtain secondary electronic images. SEM specimens were prepared by sprinkling on an SEM sample holder with carbon tape (Agar Scientific) and then coated with a 3 nm platinum layer to reduce the load during operation.

Las imágenes de SEM de partículas de embolización según la invención se muestran en las Figuras 5 y 6. Las nanopartículas se pueden visualizar sobre la superficie de las micropartículas en la Figura 6, que muestra que las nanopartículas proporcionan un recubrimiento uniforme que no alteraría la capacidad de la micropartícula para embolizar la vasculatura.SEM images of embolization particles according to the invention are shown in Figures 5 and 6. The nanoparticles can be visualized on the surface of the microparticles in Figure 6, which shows that the nanoparticles provide a uniform coating that would not alter the capacity of the microparticle to embolize the vasculature.

Experimentos de muerte celular - Ejemplo 1Cell death experiments - Example 1

Se determinó in vitro la eficacia de las nanopartículas y las micropartículas recubiertas de nanopartículas usando una línea celular de rabdomiosarcoma (RD). Se cultivaron células en medio de crecimiento (medio Eagle modificado por Dulbecco (DMEM); Aldrich) complementado con 10 % de suero bovino fetal (Aldrich), L-glutamina 2 mM (Aldrich), 100 U/ml de penicilina (Aldrich) y 0,1 mg/ml de estreptomicina (Aldrich) y se incubaron a 37 °C en una atmósfera de 5 % de CO². Las células se sometieron a pases cada tres a cuatro días.The efficacy of nanoparticles and nanoparticles coated microparticles was determined in vitro using a rhabdomyosarcoma (RD) cell line. Cells were grown in growth medium (Dulbecco-modified Eagle medium (DMEM); Aldrich) supplemented with 10% fetal bovine serum (Aldrich), 2 mM L-glutamine (Aldrich), 100 U / ml penicillin (Aldrich) and 0.1 mg / ml streptomycin (Aldrich) and incubated at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO ² . The cells underwent passes every three to four days.

Se sembraron células de RD en dos placas separadas de 96 pocillos a 1 * 104 células por pocillo en 150 pl de medio nuevo y se incubaron durante la noche para permitir que las células se adhirieran a la placa. Al día siguiente se trataron ambas placas de células, por triplicado, con: (i) 1,5 mg de partículas de titania sin dopar (1,5 mg de TO ²); (ii) 1,5 mg de partículas de titania dopadas con gadolinio (1,5 mg de TiO²:Gd); (iii) 15 mg de micropartículas recubiertas con partículas de titania sin dopar (15 mg de PS-TiO²); (iv) 15 mg de micropartículas recubiertas con partículas de titania dopadas con gadolinio (15 mg de PS-TiO²:Gd); o (v) solución salina tamponada con fosfato (PBS) como control. Al día siguiente, se expuso una placa de células tratadas con partículas a un amplio espectro de energías de rayos X de hasta 150 keV con y energía promedio de desde 80 hasta 90 keV y una dosis de 3 Gray mientras que la otra placa se mantuvo sin irradiar como control (0 Gray). El día final del experimento, se determinó la proliferación celular por recuento manual de células usando un hemocitómetro. Se retiró el medio, las células se lavaron en PBS y se usaron 30 pl de tripsina-EDTA para desprender las células adherentes. Después de confirmar que las células se habían desprendido, se añadieron 30 pl de medio de crecimiento nuevo para neutralizar la tripsina y las células se contaron usando un microscopio óptico. Se dejó que las células se recuperaran durante la noche, y se evaluó la muerte celular por recuento manual de células (Figura 7).RD cells were seeded in two separate 96-well plates at 1 * 104 cells per well in 150 pl of fresh medium and incubated overnight to allow the cells to adhere to the plate. The next day both cell plates were treated, in triplicate, with: (i) 1.5 mg of non-doped titania particles (1.5 mg of TO ² ); (ii) 1.5 mg of titania particles doped with gadolinium (1.5 mg of TiO ² : Gd); (iii) 15 mg of microparticles coated with titanium particles without doping (15 mg of PS-TiO ² ); (iv) 15 mg of microparticles coated with titolinium particles doped with gadolinium (15 mg of PS-TiO ² : Gd); or (v) phosphate buffered saline (PBS) as a control. The next day, a plate of particles treated cells was exposed to a broad spectrum of X-ray energies of up to 150 keV with and average energy of from 80 to 90 keV and a dose of 3 Gray while the other plate remained without irradiate as a control (0 Gray). On the final day of the experiment, cell proliferation was determined by manual cell count using a hemocytometer. The medium was removed, the cells were washed in PBS and 30 pl of trypsin-EDTA was used to release adherent cells. After confirming that the cells had detached, 30 pl of new growth medium was added to neutralize trypsin and the cells were counted using an optical microscope. The cells were allowed to recover overnight, and cell death was evaluated by manual cell count (Figure 7).

El experimento muestra que las nanopartículas de titania tanto solas como combinadas con micropartículas no provocan la muerte celular, con o sin irradiación (Figura 6; 1,5 mg de TiO²y 15 mg de PS-TO²). Las partículas dopadas con gadolinio son inertes en ausencia de irradiación, pero muestran muerte celular espectacularmente incrementada después de la irradiación.The experiment shows that titania nanoparticles both alone and in combination with microparticles do not cause cell death, with or without irradiation (Figure 6; 1.5 mg of TiO ² and 15 mg of PS-TO ² ). Gadolinium-doped particles are inert in the absence of irradiation, but show spectacularly increased cell death after irradiation.

Se ha mostrado, por tanto, que las partículas de embolización pueden ser funcionalizadas con nanopartículas dopadas para producir partículas que pueden tanto embolizar un sitio de cáncer o tumor como provocar la muerte celular tras la exposición a radiación de rayos X.It has been shown, therefore, that embolization particles can be functionalized with doped nanoparticles to produce particles that can both embolize a cancer or tumor site and cause cell death after exposure to X-ray radiation.

Experimento de muerte celular - Ejemplo 2Cell Death Experiment - Example 2

Cultivo celularCell culture

Se determinó in vitro la eficacia de las nanopartículas y las micropartículas recubiertas de nanopartículas en líneas de células cancerosas inmortalizadas obtenidas de la Colección Americana de Cultivos Tipo (ATCC; Manassas; VA): Líneas de rabdomiosarcoma, RD (ATCC código CCL-136) y RH30 (ATCC código CRL-7763), y la línea de cáncer de cuello uterino HeLa (ATCC código CCL-2). Las células se cultivaron en medio de crecimiento (medio Eagle modificado por Dulbecco (DMEM); Aldrich) complementado con 10 % de suero bovino fetal (Aldrich), L-glutamina 2 mM (Aldrich), 100 U/ml de penicilina (Aldrich) y 0,1 mg/ml de estreptomicina (Aldrich) y se incubaron a 37 °C en una atmósfera de 5 % de CO². Las células se sometieron a pases cada tres a cuatro días.Was determined in vitro efficacy of nanoparticles and microparticles coated nanoparticles in cancer cell lines immortalized obtained from the American Type Culture Collection (ATCC; Manassas, VA): Lines rhabdomyosarcoma, RD (ATCC code CCL-136) and RH30 (ATCC code CRL-7763), and the HeLa cervical cancer line (ATCC code CCL-2). The cells were grown in growth medium (Dulbecco-modified Eagle medium (DMEM); Aldrich) supplemented with 10% fetal bovine serum (Aldrich), 2 mM L-glutamine (Aldrich), 100 U / ml penicillin (Aldrich) and 0.1 mg / ml streptomycin (Aldrich) and incubated at 37 ° C in an atmosphere of 5 % CO ² . The cells underwent passes every three to four days.

Ensayo clonogénicoClonogenic assay

Se sembraron matraces de células HeLa y las células se incubaron durante 4 horas para permitir la unión. Se añadieron nanopartículas a los matraces apropiados y se incubaron durante la noche antes de la irradiación. Tras la irradiación, las células se incubaron durante 1 hora a 37 °C. Entonces se tripsinaron las células, se contaron y las placas de Petri se sembraron con 1000 células/ placa. Se sembraron al menos tres placas de Petri para cada condición experimental. Las células se incubaron a 37 °C en una atmósfera de 5 % de CO²sin alterar durante 2 semanas. Entonces se tiñeron las células lavando dos veces con PBS, se fijaron usando glutaraldehído durante 30 minutos antes de añadir 0,5 % de tinción de cristal violeta durante al menos 1 hora y posteriormente se contaron las colonias supervivientes (>50 células). Entonces se calculó la fracción superviviente dividiendo las colonias contadas entre el número de células sembradas y corrigiendo para la eficiencia de siembra determinada usando el control de 0 Gy.HeLa cell flasks were seeded and the cells were incubated for 4 hours to allow binding. Nanoparticles were added to the appropriate flasks and incubated overnight before irradiation. After irradiation, the cells were incubated for 1 hour at 37 ° C. The cells were then trypsinized, counted and the Petri dishes seeded with 1000 cells / plate. At least three Petri dishes were seeded for each experimental condition. The cells were incubated at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO ² unaltered for 2 weeks. The cells were then stained by washing twice with PBS, fixed using glutaraldehyde for 30 minutes before adding 0.5% violet crystal staining for at least 1 hour and then surviving colonies (> 50 cells) were counted. The surviving fraction was then calculated by dividing the counted colonies by the number of sown cells and correcting for the determined planting efficiency using the 0 Gy control.

Proliferación celular después de la incubación con micropartículas de embolización radiosensibilizantesCell proliferation after incubation with radiosensitizing embolization microparticles

Se sembraron células de RD en dos placas separadas de 96 pocillos a 1 * 104 células por pocillo en 150 pl de medio nuevo y se incubaron durante la noche para permitir que las células se adhirieran a la placa. Al día siguiente se prepararon placas por triplicado para ambos tipos de células y se trataron con o bien (i) 1,5 mg de partículas de titania sin dopar, (i) 1,5 mg de partículas de titania dopadas con gadolinio, (iii) 15 mg de microesferas recubiertas con partículas de titania sin dopar, (iv) 15 mg de microesferas recubiertas con partículas de titania dopadas con gadolinio (v) PBS como control. Al día siguiente, se expuso una placa de células tratadas con partículas a 3 Gy de rayos X mientas que la otra placa se mantuvo sin irradiar como control. Después de 24 horas adicionales, se determinó la proliferación celular por recuento manual de células usando un hemocitómetro tras la retirada de las células adherentes usando tripsina-EDTA.RD cells were seeded in two separate 96-well plates at 1 * 104 cells per well in 150 pl of fresh medium and incubated overnight to allow the cells to adhere to the plate. The next day, triplicate plaques were prepared for both types of cells and treated with either (i) 1.5 mg of non-doped titania particles, (i) 1.5 mg of gadolinium doped titania particles, (iii ) 15 mg of microspheres coated with non-doped titania particles, (iv) 15 mg of microspheres coated with gadolinium doped titania particles (v) PBS as a control. The next day, a plate of cells treated with particles at 3 Gy of X-rays was exposed while the other plate was maintained without irradiation as a control. After an additional 24 hours, cell proliferation was determined by manual cell count using a hemocytometer after removal of adherent cells using trypsin-EDTA.

HipoxiaHypoxia

Puesta a punto experimental para irradiación bajo hipoxiaExperimental set-up for irradiation under hypoxia

Se realizaron experimentos de hipoxia para evaluar la proliferación celular usando una concentración de oxígeno de 0,2 % en nitrógeno y 5 % de dióxido de carbono. Dos horas antes de la irradiación, las células se movieron a una cámara de hipoxia que se lavó con gas de la composición anterior situada sobre un estante de acero inoxidable de 1 mm de espesor por encima del equipo de rayos X. En la cámara, las células se mantuvieron a 37 °C disponiendo los matraces encima de una placa de aluminio de 5 mm de espesor calentada por agua caliente circulante alrededor del exterior de la placa. Tras la irradiación, las células se transfirieron a una estufa de incubación donde se mantuvo la hipoxia. Se evaluó el número de células vivas por recuento manual de células después de 24 horas adicionales. Irradiaciones Hypoxia experiments were performed to evaluate cell proliferation using an oxygen concentration of 0.2% in nitrogen and 5% carbon dioxide. Two hours before irradiation, the cells were moved to a hypoxia chamber that was washed with gas of the above composition located on a 1 mm thick stainless steel shelf above the x-ray equipment. In the chamber, the cells were maintained at 37 ° C by placing the flasks on top of a 5 mm thick aluminum plate heated by circulating hot water around the outside of the plate. After irradiation, the cells were transferred to an incubation oven where hypoxia was maintained. The number of living cells was evaluated by manual cell count after an additional 24 hours. Irradiation

Se realizaron exposiciones a rayos X con rayos X de 250 kV (potencial constante) con filtro de cobre de 0,25 mm de espesor (capa de medio valor de 1,08 mm de Cu) a una tasa de dosis de 0,57 Gy/min medida usando una película GAFchromic de EBT3 calibrada (International Speciality Products, Wayne, NJ, e E.UU.). Todas las dosis citadas en el documento se refieren a dosis con respecto al agua, con muestras con y sin nanopartículas expuestas durante la misma cantidad de tiempo.X-ray exposures were made with 250 kV X-rays (constant potential) with 0.25 mm thick copper filter (1.08 mm Cu medium value layer) at a dose rate of 0.57 Gy / min measured using a calibrated GAFchromic EBT3 film (International Specialty Products, Wayne, NJ, and USA). All doses cited in the document refer to doses with respect to water, with samples with and without nanoparticles exposed for the same amount of time.

Producción de partículas radiopacas de óxido de tántaloProduction of radiopaque particles of tantalum oxide

Se prepararon nanopartículas de TaOx usando el siguiente método. Se creó una fase de aceite mezclando 2,3 g de Igepal Co-520 (Aldrich), 0,75 ml de etanol (Fisher) y 20 ml de ciclohexano (Aldrich) agitando. Entonces se creó una microemulsión añadiendo 250 pl de NaOH 2 mM (ac). Finalmente, se añadieron 50 pl de etóxido de tántalo (V) (Aldrich) a la microemulsión a temperatura ambiente y se incubó durante 5 minutos. Entonces se añadió etanol (Fisher) a la mezcla para permitir que las partículas sedimentaran. Entonces se recogieron las partículas por centrifugación, se lavaron en etanol tres veces y se secaron en un desecador durante la noche.TaOx nanoparticles were prepared using the following method. An oil phase was created by mixing 2.3 g of Igepal Co-520 (Aldrich), 0.75 ml of ethanol (Fisher) and 20 ml of cyclohexane (Aldrich) while stirring. A microemulsion was then created by adding 250 pl of 2 mM NaOH (aq). Finally, 50 μl of tantalum (V) ethoxide (Aldrich) was added to the microemulsion at room temperature and incubated for 5 minutes. Ethanol (Fisher) was then added to the mixture to allow the particles to settle. The particles were then collected by centrifugation, washed in ethanol three times and dried in a desiccator overnight.

Incorporación de nanopartículas de óxido de tántalo en micropartículasIncorporation of tantalum oxide nanoparticles into microparticles

Se prepararon micropartículas de poliestireno-TaOx por una modificación del método presentado por Ihara et al. (Materials Chemistry and Physics. 2009; 114(1): 1-5) para la síntesis de micropartículas de poliestireno. En primer lugar, se mezclaron 2,5 ml de estireno (Aldrich), 2,5 ml de EGDMA (Aldrich) y 50 mg de azobisisobutironitrilo (AIBN; Aldrich) para crear una fase aceitosa. Se mezclaron diferentes masas de nanopartículas de TaOx en la fase aceitosa para crear micropartículas de PS-TaOx que contenían teóricamente 0 % en peso, 5 % en peso, 10 % en peso, 20 % en peso y 50 % en peso de nanopartículas de TaOx. Entonces se sonicó la fase aceitosa usando una sonda ultrasónica (Sonic Vibra-Cell) durante un minuto (104 W, pulsos de 5 segundos con intervalos de 5 segundos) para aumentar la dispersión de las nanopartículas a través de la fase aceitosa. Se añadió la fase aceitosa a 30 ml de una fase acuosa que contenía 4 % en peso de poli(alcohol vinílico) (PVA) (87-90 % hidrolizado, peso molecular medio 30.000-70.000; Aldrich) en un matraz redondo. La mezcla se agitó durante una hora a temperatura ambiente y entonces se dejó reposar durante 24 horas a 60 °C. Se recogieron las partículas por centrifugación, se lavaron dos veces en ddH²Ü, luego se resuspendieron en 30 ml de ddH²O y se sometieron a reflujo durante la noche para retirar cualquier PVA restante. Las partículas se recogieron finalmente por centrifugación, se lavaron dos veces con metanol y se secaron a vacío.Polystyrene-TaOx microparticles were prepared by a modification of the method presented by Ihara et al. (Materials Chemistry and Physics. 2009; 114 (1): 1-5) for the synthesis of polystyrene microparticles. First, 2.5 ml of styrene (Aldrich), 2.5 ml of EGDMA (Aldrich) and 50 mg of azobisisobutyronitrile (AIBN; Aldrich) were mixed to create an oily phase. Different masses of TaOx nanoparticles were mixed in the oily phase to create PS-TaOx microparticles that theoretically contained 0% by weight, 5% by weight, 10% by weight, 20% by weight and 50% by weight of TaOx nanoparticles . The oily phase was then sonicated using an ultrasonic probe (Sonic Vibra-Cell) for one minute (104 W, 5 second pulses with 5 second intervals) to increase the dispersion of the nanoparticles through the oily phase. The oily phase was added to 30 ml of a aqueous phase containing 4 % by weight of polyvinyl alcohol (PVA) (87-90 % hydrolyzed, average molecular weight 30,000-70,000; Aldrich) in a round flask. The mixture was stirred for one hour at room temperature and then allowed to stand for 24 hours at 60 ° C. The particles were collected by centrifugation, washed twice in ddH ² Ü, then resuspended in 30 ml of ddH ² O and refluxed overnight to remove any remaining PVA. The particles were finally collected by centrifugation, washed twice with methanol and dried in vacuo.

ResultadosResults

Nanopartículas de titania dopadasDoped Titania Nanoparticles

Vía de síntesis por pirólisis por pulverización de llamaSynthesis route by flame spray pyrolysis

Se pueden preparar las partículas de titania dopadas por el proceso de sol-gel descrito anteriormente. También se usó un método de FSP alternativo que tenía el beneficio de ser más adecuado para la producción a gran escala de las nanopartículas para aplicaciones clínicas. La síntesis por FSP es una técnica prometedora para la síntesis rápida y escalable de nanopartículas. Se disuelven/dispersan precursores en un disolvente altamente exotérmico y se queman en una llama. Se usa comúnmente en la industria ya que se pueden preparar grandes cantidades de producto con subproducto no acuoso. El mecanismo de formación de partículas se basa en un principio de gas con respecto a materia y se puede dividir en cuatro etapas principales: (i) evaporación/descomposición por pulverización de precursores formando vapor metálico, (ii) nucleación como resultado de supersaturación, (iii) crecimiento por coalescencia y sinterización, y (iv) agregación/aglomeración de partículas.The doped titania particles can be prepared by the sol-gel process described above. An alternative FSP method was also used that had the benefit of being more suitable for large-scale production of nanoparticles for clinical applications. FSP synthesis is a promising technique for rapid and scalable nanoparticle synthesis. Precursors are dissolved / dispersed in a highly exothermic solvent and burned in a flame. It is commonly used in industry as large quantities of product can be prepared with non-aqueous by-products. The mechanism of particle formation is based on a gas principle with respect to matter and can be divided into four main stages: (i) evaporation / decomposition by precursor spray forming metallic vapor, (ii) nucleation as a result of supersaturation, ( iii) growth by coalescence and sintering, and (iv) aggregation / agglomeration of particles.

Se prepararon por este método una serie de nanopartículas de Gd-TiÜ²dopadas y los resultados presentados aquí son para la muestra dopada con 5 % de átomos de gadolinio. Se llevaron a cabo análisis de TEM, EDX y XRD en las nanopartículas sintetizadas. Las imágenes de TEM muestran que las nanopartículas son de naturaleza esférica, con un tamaño de partículas de 5 - 20 nm. El análisis de XRD reveló la presencia de tanto las fases anatasa y rutilo con un tamaño de cristalitos de aproximadamente 6-8 nm para anatasa y 10-12 nm para rutilo. No es discernible fase cristalina adicional distinta de rutilo y anatasa aunque todavía pueden estar presentes otras fases de Gd (la resolución del difractómetro puede ser demasiado baja para detectar cualquier pico a concentraciones tan pequeñas). Además, no se detectó desplazamiento significativo en los picos de anatasa o rutilo, como cabría esperar cuando se consideran los tamaños catiónicos en una coordinación de [6] veces de la tierra rara (rGd3+ = 0,938Á en comparación con rTi4+ = 0,605Á). Se encontró que la calcinación en horno en aire a 500 °C con la finalidad de retirar cualquier residuo de carbono no cambió el tamaño de partículas y la relación rutilo/anatasa. Según las imágenes de HAADF, el Gd está presente en la superficie de las nanopartículas, aunque la resolución es limitada. El espectro de XPS de la muestra dopada con 5 % coincide con esta suposición, ya que muestra la presencia de Gd. Los resultados de ICP-MS mostraron que el contenido de Gd de FSP produjo materiales bien correlacionados con NPs con contenido teórico de Gd de 10,4 % en peso de Gd 48,4 % en peso de Ti.A series of doped Gd-TiÜ ² nanoparticles were prepared by this method and the results presented here are for the sample doped with 5% gadolinium atoms. TEM, EDX and XRD analyzes were performed on the synthesized nanoparticles. TEM images show that the nanoparticles are spherical in nature, with a particle size of 5-20 nm. The XRD analysis revealed the presence of both anatase and rutile phases with a crystallite size of approximately 6-8 nm for anatase and 10-12 nm for rutile. No additional crystalline phase other than rutile and anatase is discernible although other phases of Gd may still be present (the diffractometer resolution may be too low to detect any peak at such small concentrations). In addition, no significant displacement was detected in anatase or rutile peaks, as would be expected when cationic sizes are considered in a [6] times coordination of the rare earth (rGd3 + = 0.938Á compared to rTi4 + = 0.605Á). It was found that oven calcination in air at 500 ° C in order to remove any carbon residue did not change the particle size and the rutile / anatase ratio. According to HAADF images, Gd is present on the surface of the nanoparticles, although the resolution is limited. The XPS spectrum of the sample doped with 5% coincides with this assumption, since it shows the presence of Gd. The ICP-MS results showed that the Gd content of FSP produced materials well correlated with NPs with a theoretical content of Gd of 10.4% by weight of Gd 48.4% by weight of Ti.

Integridad de nanopartículasIntegrity of nanoparticles

Puesto que el gadolinio libre tiene el potencial de ser tóxico en pacientes, se probó si cualquier gadolinio libre era liberado de la superficie de las nanopartículas. Se incubaron nanopartículas en agua durante un periodo de 14 días y se evaluó la solución de sumidero para gadolinio libre a los 1, 5, 6, 8 y 14 días. Se usó nitrato de gadolinio (III) hexahidratado como control positivo en el ensayo debido a su solubilidad. Usando el ensayo de Arsenazo, no se detectó gadolinio de la solución de sumidero recogida de muestras que contenían las nanopartículas. Debido a los límites de detección del ensayo de Arsenazo, también se analizaron las mismas muestras de sumidero por ICP-MS. Aquí, el límite de detección es <0,01 ppm, pero nuevamente no se detectó gadolinio, que indica que las estructuras de nanopartículas no cambian por la incubación en solución acuosa y que las nanopartículas mantienen su integridad.Since free gadolinium has the potential to be toxic in patients, it was tested if any free gadolinium was released from the surface of the nanoparticles. Nanoparticles were incubated in water for a period of 14 days and the sump solution for free gadolinium was evaluated at 1, 5, 6, 8 and 14 days. Gadolinium (III) nitrate hexahydrate was used as a positive control in the assay due to its solubility. Using the Arsenazo assay, gadolinium was not detected from the sump solution collected from samples containing the nanoparticles. Due to the detection limits of the Arsenazo test, the same sump samples were also analyzed by ICP-MS. Here, the detection limit is <0.01 ppm, but again gadolinium was not detected, which indicates that the nanoparticle structures do not change by incubation in aqueous solution and that the nanoparticles maintain their integrity.

Propiedades radiosensibilizantes de las nanopartículasRadiosensitizing properties of nanoparticles

Se verificó la capacidad de las nanopartículas para actuar de radiosensibilizadores usando el ensayo clonogénico. Se usó la línea celular HeLa puesto que las líneas celulares RD y RH30 experimentales de los presentes inventores no forman bien colonias. La variación en la fracción superviviente (determinada a partir de colonias contadas y corregidas para la eficiencia de siembra, PE) en función de la dosis y el tratamiento de nanopartículas se muestra en la Figura 8. En ausencia de irradiación, no hubo diferencia significativa entre los controles (PEcon = 0,88 ± 0,10) y o bien la titania sin dopar (PEsin dopar = 0,72 ± 0,04) o dopada (PEdopada = 0,90 ± 0,009). Después de la irradiación con 3 Gy no hubo diferencia significativa entre el número de colonias observadas en la muestra sin nanopartículas y las incubadas con nanopartículas de titania. Sin embargo, se puede observar que hubo una diferencia altamente significativa (p < 0,05) entre muestras incubadas sin nanopartículas en comparación con las incubadas con partículas de titania dopadas. Esto confirma que las partículas de titania dopadas preparadas por FSP son capaces de radiosensibilizar de un modo similar a las preparadas por sol-gel y, por tanto, proporciona una metodología para la producción a gran escala de estas nanopartículas para prueba radiobiológica y uso clínico. The ability of nanoparticles to act as radiosensitizers was verified using the clonogenic assay. The HeLa cell line was used since the experimental RD and RH30 cell lines of the present inventors do not form well colonies. The variation in the surviving fraction (determined from colonies counted and corrected for planting efficiency, PE) as a function of dose and nanoparticle treatment is shown in Figure 8. In the absence of irradiation, there was no significant difference between the controls (PEcon = 0.88 ± 0.10) and either the titanium without doping (PE without doping = 0.72 ± 0.04) or doped (PEdopated = 0.90 ± 0.009). After irradiation with 3 Gy there was no significant difference between the number of colonies observed in the sample without nanoparticles and those incubated with titania nanoparticles. However, it can be seen that there was a highly significant difference (p <0.05) between samples incubated without nanoparticles compared to those incubated with doped titania particles. This confirms that doped titania particles prepared by FSP are capable of radiosensitizing in a manner similar to those prepared by sol-gel and, therefore, provides a methodology for large-scale production of these nanoparticles for radiobiological testing and clinical use.

Radiosensibilización en condiciones hipóxicasRadiosensitization under hypoxic conditions

Para investigar más la capacidad de las partículas para actuar de radiosensibilizadores en condiciones clínicamente relevantes, se introdujeron nanopartículas en células bajo hipoxia verdadera con las células incubadas e irradiadas en condiciones de oxígeno reducido.To further investigate the ability of the particles to act as radiosensitizers under clinically relevant conditions, nanoparticles were introduced into cells under true hypoxia with the cells incubated and irradiated under reduced oxygen conditions.

HipoxiaHypoxia

Mientras que los agentes miméticos de hipoxia pueden activar la vía de señalización similar en células similares a las observadas como resultado de hipoxia, no previene que el oxígeno presente en la célula modifique directamente el daño de ADN inducido por radiación, que se cree que es el mecanismo dominante para el efecto del oxígeno. Por tanto, también fue importante investigar la acción de las partículas en células cultivadas en condiciones de oxígeno reducido. Los datos de proliferación experimental para células RH30 cultivadas en ausencia de nanopartículas realizada en condiciones hipóxicas no mostró diferencia significativa en el número de células tras una exposición de 5 Gy en comparación con un control sin irradiar (Figura 9). Similarmente, también se observaron cifras de células cuando las células se incubaron con el control estándar (P25@Si) y nanopartículas de TiO²@Si preparadas por FSP cuando se expusieron a o bien 5 Gy de irradiación o no se irradiaron. En cambio, mientras que las células incubadas con las nanopartículas de radiosensibilizador TiO2@Gd@Si no muestran diferencia en ausencia de radiación (como era de esperar), después de la irradiación se observó una disminución significativa de 29 % (p < 0,05) en la cifra de células.While hypoxia mimetic agents can activate the signaling pathway similar in cells similar to those observed as a result of hypoxia, it does not prevent oxygen present in the cell from directly modifying radiation-induced DNA damage, which is believed to be the key mechanism for the effect of oxygen. Therefore, it was also important to investigate the action of the particles in cultured cells under reduced oxygen conditions. Experimental proliferation data for RH30 cells cultured in the absence of nanoparticles performed under hypoxic conditions showed no significant difference in the number of cells after a 5 Gy exposure compared to an unirradiated control (Figure 9). Similarly, cell numbers were also observed when the cells were incubated with the standard control (P25 @ Si) and TiO ² @ Si nanoparticles prepared by FSP when they were exposed to either 5 Gy of irradiation or were not irradiated. In contrast, while the cells incubated with the TiO2 @ Gd @ radiosensitizer nanoparticles If they show no difference in the absence of radiation (as expected), a significant decrease of 29% was observed after irradiation (p <0.05 ) in the number of cells.

Incorporación de nanopartículas de TiO2: Gd en micropartículas de embolizaciónIncorporation of TiO2: Gd nanoparticles in embolization microparticles

Recubrimiento de nanopartículas de micropartículas de poliestirenoPolystyrene microparticle nanoparticle coating

Las micropartículas de poliestireno fueron o bien preparadas en el laboratorio, o bien se usaron patrones comerciales, en un intervalo de tamaños. Se varió el tamaño de las partículas de embolización puesto que habrá un intervalo en el diámetro de los vasos que suministran sangre al tumor.The polystyrene microparticles were either prepared in the laboratory, or commercial standards were used, in a range of sizes. The size of the embolization particles was varied since there will be an interval in the diameter of the vessels that supply blood to the tumor.

Se recubrieron las partículas de embolización blandas con o bien nanopartículas de titania de control o partículas de titania dopadas. Se investigaron varios métodos, pero se encontró que el más satisfactorio era la sinterización de las nanopartículas de titania sobre el poliestireno, como se muestra en la Figura 10. Se evaluó el recubrimiento de las micropartículas con nanopartículas por SEM.The soft embolization particles were coated with either control titania nanoparticles or doped titania particles. Several methods were investigated, but it was found that the most satisfactory was the sintering of titania nanoparticles on polystyrene, as shown in Figure 10. The coating of the microparticles with nanoparticles was evaluated by SEM.

Propiedades de radiosensibilización de partículas de embolizaciónRadiosensitization properties of embolization particles

Se probó la radiosensibilización de partículas de embolización recubiertas de titania en cultivo celular usando un ensayo de proliferación. Se puede observar que en las muestras de control sin irradiar, ni las nanopartículas de titania solas ni las micropartículas de poliestireno recubiertas con nanopartículas de titania fueron capaces de afectar significativamente la cifra de células (Figura 11). Igualmente, las partículas de titania dopadas con gadolinio no afectaron significativamente el número de células en los controles sin irradiar. En cambio, se confirmó que tanto las nanopartículas dopadas con gadolinio como las micropartículas recubiertas con las partículas de titania dopadas con gadolinio fueron capaces de producir una reducción significativa en el número de células tras la irradiación (en comparación con las nanopartículas sin dopar donde no se observó diferencia significativa). Por tanto, cabría esperar que las micropartículas de embolización recubiertas con partículas de titania dopadas con gadolinio actuaran de radiosensibilizadores, además de actuar como bloqueo físico de nutrientes y oxígeno para el tumor. Discusión Radiosensitization of titania coated embolization particles in cell culture was tested using a proliferation assay. It can be seen that in the control samples without irradiation, neither the titanium nanoparticles alone nor the polystyrene microparticles coated with titania nanoparticles were able to significantly affect the number of cells (Figure 11). Similarly, gadolinium-doped titania particles did not significantly affect the number of cells in the controls without irradiation. On the other hand, it was confirmed that both gadolinium doped nanoparticles and gadolinium doped titania particles were able to produce a significant reduction in the number of cells after irradiation (as compared to undoped nanoparticles where they are not observed significant difference). Therefore, it would be expected that the embolization microparticles coated with titania particles doped with gadolinium would act as radiosensitizers, in addition to acting as a physical blockage of nutrients and oxygen for the tumor. Discussion

Síntesis y caracterización de nanopartículasSynthesis and characterization of nanoparticles

En el presente documento se describe: un método escalable para la producción de partículas de titania dopadas radiosensibilizantes; demostración de la integridad de las nanopartículas; investigación de su eficacia en condiciones hipóxicas, y demostración de la utilidad adicional como un componente de micropartículas de embolización.This document describes: a scalable method for the production of radiosensitizing doped titania particles; demonstration of the integrity of nanoparticles; investigation of its efficacy in hypoxic conditions, and demonstration of additional utility as a component of embolization microparticles.

En el presente documento se describe el uso de FSP para generar las nanopartículas. Los polvos tienen tamaños medios de partículas (APS) de 15-100 nm con áreas superficiales específicas de 30-100 m2/g. Se pueden usar la tecnología de FSP para producir fácilmente óxidos metálicos mixtos e individuales a partir de materiales de partida de bajo coste en una única etapa. Se obtienen distribuciones uniformes del tamaño de partículas ya que es un proceso en fase vapor. Los carboxilatos o alcóxidos metálicos se usan frecuentemente como precursores y así se encontrarían impurezas metálicas limitadas u otra contaminación no deseada tales como haluros en el producto final. Finalmente, se ha mostrado que el proceso es escalable y los productos ya están comercialmente disponibles. Se mostró que las nanopartículas sintetizadas aquí tuvieron entre 7,9 y 11,7 nm de diámetro, siendo las partículas de anatasa más pequeñas que las partículas de rutilo, y se confirmó la presencia del dopante gadolinio por EDX. Se confirmó posteriormente que las nanopartículas dopadas con gadolinio preparadas por FSP actuaban de radiosensibilizadores en cultivo celular, mostrando una gran reducción en tanto la supervivencia clonogénica (Figura 8) como la proliferación celular (Figura 9). Se realizaron más pruebas para garantizar que no hubo rotura de la estructura y la liberación consecuente del componente de tierras raras. Esto fue importante puesto que el gadolinio en su estado no unido es extremadamente tóxico y es un potente inhibidor de los canales de calcio y tiene significativa toxicidad cardiovascular y neurológica. Se conoce que el gadolinio se acumula en el hígado, hueso y los ganglios linfáticos; y en ratones la mediana de la dosis letal (LD50) de GdCb es solo 100-200 mg/kg. Sin embargo, el gadolinio en su forma quelada se usa comúnmente para mejorar el contraste de tejidos en IRM y se ha demostrado que es seguro en pacientes con función renal normal. Los datos mostraron que no hubo liberación del gadolinio de las nanopartículas usando ya fuera el ensayo de Arsenazo recomendado por el Laboratorio de Caracterización Nacional (USA) o por ICP-Ms . Investigaciones adicionales por PIXE confirman que la integridad estructural de las nanopartículas ha mostrado pruebas adicionales de que no existe liberación de elementos de las tierras raras.This document describes the use of FSP to generate nanoparticles. The powders have average particle sizes (APS) of 15-100 nm with specific surface areas of 30-100 m2 / g. FSP technology can be used to easily produce mixed and individual metal oxides from low cost starting materials in a single stage. Uniform particle size distributions are obtained since it is a vapor phase process. The carboxylates or metal alkoxides are frequently used as precursors and thus limited metal impurities or other unwanted contamination such as halides in the final product would be found. Finally, it has been shown that the process is scalable and the products are already commercially available. It was shown that the nanoparticles synthesized here were between 7.9 and 11.7 nm in diameter, the anatase particles being smaller than the rutile particles, and the presence of the gadolinium dopant was confirmed by EDX. It was subsequently confirmed that gadolinium-doped nanoparticles prepared by FSP acted as radiosensitizers in cell culture, showing a great reduction in both the clonogenic survival (Figure 8) and cell proliferation (Figure 9). More tests were performed to ensure there was no breakage of the structure and the consequent release of the rare earth component. This was important since gadolinium in its unbound state is extremely toxic and is a potent inhibitor of calcium channels and has significant cardiovascular and neurological toxicity. It is known that gadolinium accumulates in the liver, bone and lymph nodes; and in mice the median lethal dose (LD50) of GdCb is only 100-200 mg / kg. However, gadolinium in its chelated form is commonly used to improve tissue contrast in MRI and has been shown to be safe in patients with normal renal function. The data showed that there was no release of gadolinium from the nanoparticles using either the Arsenazo test recommended by the National Characterization Laboratory (USA) or by ICP-Ms. Additional research by PIXE confirms that the structural integrity of the nanoparticles has shown additional evidence that there is no release of rare earth elements.

Eficacia de nanopartículas bajo hipoxiaEfficacy of nanoparticles under hypoxia

Aunque se ha demostrado que las nanopartículas actúan de radiosensibilizadores en condiciones normóxicas, las células tumorales son frecuentemente hipóxicas o anóxicas. La hipoxia es uno de los parámetros más importantes que provocan la potenciada agresividad tumoral y resistencia al tratamiento. Esto es debido a que el oxígeno molecular es un potente radiosensibilizador. Sin embargo, esta radiosensibilización no resulta de efectos metabólicos o fisiológicos del oxígeno, pero refleja el hecho de que el oxígeno es una molécula con extrema afinidad electrónica que participa en la reacción química que conduce a la producción de daño al ADN después de la absorción de energía de la radiación ionizante. La privación de oxígeno puede, por tanto, dar como resultado una reducción significativa en la eficiencia de la radioterapia. Como tal, sería pertinente evaluar la eficacia de las nanopartículas en condiciones de oxígeno reducido.Although nanoparticles have been shown to act as radiosensitizers under normoxic conditions, tumor cells are often hypoxic or anoxic. Hypoxia is one of the most important parameters that cause enhanced tumor aggressiveness and resistance to treatment. This is because molecular oxygen is a potent radiosensitizer. However, this radiosensitization does not result from metabolic or physiological effects of oxygen, but reflects the fact that oxygen is a molecule with extreme electronic affinity that participates in the chemical reaction that leads to the production of DNA damage after the absorption of ionizing radiation energy. Oxygen deprivation can therefore result in a significant reduction in the efficiency of radiotherapy. As such, it would be pertinent to evaluate the effectiveness of nanoparticles under reduced oxygen conditions.

Se investigó la acción de las nanopartículas bajo hipoxia verdadera. Durante la radioterapia habrá efectos sobre la proliferación y progresión del ciclo celular, pero el efecto dominante del oxígeno es la modificación del daño al ADN inducido por radiación que disminuye su capacidad de reparación, y por tanto bajas concentraciones de oxígeno pueden dar como resultado una disminución en la eficiencia de radiación en células inactivantes. Durante los experimentos, las células se preincubaron en condiciones hipóxicas y el periodo de experimento y recuperación también se sometieron a las mismas condiciones de oxígeno. Aunque se ha demostrado que el efecto dominante del oxígeno sobre la radiosensibilidad requiere que esté presente durante o en el plazo de ms desde la irradiación, sin embargo, es probable que la respuesta global se module hasta cierto grado por la presencia o ausencia de oxígeno que afecta la respuesta de una célula al daño inducido por radiación y los niveles de fondo de daño provocado por estrés oxidativo. Se ha mostrado que la hipoxia post-irradiación elimina la recuperación de daño potencialmente letal (PLDR) en células irradiadas bajo hipoxia. Sin embargo, cuando se volvió a condiciones euóxicas, se alivió la inhibición de PLDR por hipoxia.The action of nanoparticles under true hypoxia was investigated. During radiation therapy there will be effects on the proliferation and progression of the cell cycle, but the dominant effect of oxygen is the modification of radiation-induced DNA damage that decreases its repair capacity, and therefore low oxygen concentrations can result in a decrease in the efficiency of radiation in inactivating cells. During the experiments, the cells were pre-incubated under hypoxic conditions and the period of experiment and recovery were also subjected to the same oxygen conditions. Although it has been shown that the dominant effect of oxygen on radiosensitivity requires that it be present during or within ms of irradiation, however, it is likely that the overall response is modulated to some extent by the presence or absence of oxygen that It affects a cell's response to radiation-induced damage and background levels of damage caused by oxidative stress. It has been shown that post-irradiation hypoxia eliminates the recovery of potentially lethal damage (PLDR) in cells irradiated under hypoxia. However, when it was returned to euxic conditions, the inhibition of PLDR by hypoxia was alleviated.

Aquí se mostró que la irradiación no dio como resultado ninguna reducción significativa en los números de células en células incubadas con ninguno de los controles de nanopartículas de titania. Sin embargo, las partículas de titania dopadas con gadolinio todavía mostraron un aumento significativo en la muerte celular tras la irradiación. Esto indica que las partículas de titania dopadas serían eficaces como radiosensibilizadores incluso en las condiciones hipóxicas observadas en células tumorales.Here it was shown that irradiation did not result in any significant reduction in cell numbers in cells incubated with any of the titania nanoparticle controls. However, titania particles doped with gadolinium still showed a significant increase in cell death after irradiation. This indicates that doped titania particles would be effective as radiosensitizers even in the hypoxic conditions observed in tumor cells.

Síntesis de partícula de embolización de material compuestoSynthesis of composite embolization particle

Para añadir a la utilidad de las partículas de titania dopadas, se preparó una micropartícula de embolización de material compuesto en la que la superficie de micropartículas de poliestireno embólicas blandas se recubrieron con las nanopartículas de radiosensibilizador. Para lograr la buena cobertura de las micropartículas, se intentaron varios métodos para la unión de las nanopartículas. El primer método fue un método de un solo paso que usó metacriloxipropiltrimetoxisilano (MS) para anclar la titania sobre la superficie de las esferas de poliestireno durante el transcurso de la reacción de polimerización de micropartículas. Sin embargo, durante la reacción de síntesis se encontró que el recubrimiento de MS inhibió la fotoactividad UV de las nanopartículas de radiosensibilizador de titania, y por extrapolación la capacidad para generar ROS por excitación de rayos X. Un segundo método usó el polielectrolito positivamente cargado PDADMAC para unir electrostáticamente las nanopartículas de titania sobre la superficie de esferas de poliestireno previamente preparadas. Podría obtenerse una cobertura razonable, pero hubo el problema de que las nanopartículas de titania podrían desprenderse de las esferas de poliestireno y liberarse dentro del cuerpo. En el contexto de las nanopartículas de los presentes inventores, las enzimas en la corriente sanguínea podrían provocar posiblemente la degradación del electrolito PDADMAC y liberar las nanopartículas de titania de la superficie de partículas embólicas.To add to the utility of the doped titania particles, a composite embolization microparticle was prepared in which the surface of soft embolic polystyrene microparticles was coated with the radiosensitizer nanoparticles. To achieve good coverage of the microparticles, several methods were tried for the binding of the nanoparticles. The first method was a one-step method that used methacryloxypropyltrimethoxysilane (MS) to anchor the titania on the surface of the polystyrene spheres during the course of the microparticle polymerization reaction. However, during the synthesis reaction it was found that the MS coating inhibited the UV photoactivity of the titania radiosensitizer nanoparticles, and by extrapolation the ability to generate ROS by X-ray excitation. A second method used the positively charged PDADMAC polyelectrolyte. to electrostatically bond the titanium nanoparticles on the surface of previously prepared polystyrene spheres. Reasonable coverage could be obtained, but there was the problem that titanium nanoparticles could be released from the polystyrene spheres and released into the body. In the context of the nanoparticles of the present inventors, enzymes in the bloodstream could possibly cause degradation of the PDADMAC electrolyte and release the titania nanoparticles from the surface of embolic particles.

El método final y más satisfactorio de producción de partículas de PS-titania hizo uso de un método de sinterización. Se suspendieron esferas de poliestireno previamente preparadas en un baño de titania y luego se calentaron hasta >165 °C; la temperatura de transición vítrea de las esferas de poliestireno. La sinterización de la mezcla de poliestireno-titania a 165 °C produjo aproximadamente 70 % de cobertura de micropartículas con la nanopartícula de titania, mientras que el aumento de la temperatura de sinterización hasta tanto 200 °C como 230 °C aumentó la cobertura hasta casi 100 %. Fue importante mantener la temperatura de sinterización por debajo de 260 °C, punto The final and most satisfactory method of producing PS-titania particles made use of a sintering method. Polystyrene spheres previously prepared in a titania bath were suspended and then heated to> 165 ° C; the glass transition temperature of the polystyrene spheres. Sintering the polystyrene-titania mixture at 165 ° C produced approximately 70% coverage of microparticles with the titanium nanoparticle, while increasing the sintering temperature to 200 ° C and 230 ° C increased the coverage to almost 100% It was important to keep the sintering temperature below 260 ° C, period

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una partícula de embolización que comprende una micropartícula recubierta con una pluralidad de nanopartículas, nanopartículas que comprenden un óxido metálico dopado con uno o más elementos de las tierras raras, en donde el óxido metálico es dióxido de titanio, óxido de cinc o dióxido de cerio.1. An embolization particle comprising a microparticle coated with a plurality of nanoparticles, nanoparticles comprising a metal oxide doped with one or more rare earth elements, wherein the metal oxide is titanium dioxide, zinc oxide or carbon dioxide. cerium.

2. Una partícula de embolización según la reivindicación 1, en donde el óxido metálico es dióxido de titanio.2. An embolization particle according to claim 1, wherein the metal oxide is titanium dioxide.

3. Una partícula de embolización según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el uno o más elementos de las tierras raras se seleccionan de Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm e Yb, preferentemente en donde el uno o más elementos de las tierras raras se seleccionan de Gd, Eu, Er y Nd, más preferentemente en donde el elemento de las tierras raras es Gd,3. An embolization particle according to claim 1 or claim 2, wherein the one or more rare earth elements are selected from Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb , Dy, Ho, Er, Tm and Yb, preferably where the one or more rare earth elements are selected from Gd, Eu, Er and Nd, more preferably where the rare earth element is Gd,

y opcionalmente en donde el óxido metálico se dopa con el uno o más elementos de las tierras raras en una cantidad total de desde 0,1 hasta 25 % en moles con respecto a la cantidad de óxido metálico.and optionally where the metal oxide is doped with the one or more rare earth elements in a total amount of from 0.1 to 25 mol% with respect to the amount of metal oxide.

4. Una partícula de embolización según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde:4. An embolization particle according to any one of the preceding claims, wherein:

las nanopartículas tienen un diámetro promedio inferior a 200 nm; y/oThe nanoparticles have an average diameter of less than 200 nm; I

la micropartícula tiene un diámetro de desde 1 hasta 500 pm o de desde 10 hasta 200 pm.The microparticle has a diameter of from 1 to 500 pm or from 10 to 200 pm.

5. Una partícula de embolización según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la micropartícula comprende uno o más materiales seleccionados de un polímero, un metal y un compuesto inorgánico, preferentemente en donde la micropartícula comprende uno o más polímeros o copolímeros seleccionados de polialquenos, poliacrilatos, poliésteres y poliéter, polímero o copolímero que opcionalmente está reticulado, más preferentemente en donde la micropartícula comprende un polímero o copolímero formado de unidades de monómero de estireno.5. An embolization particle according to any one of the preceding claims, wherein the microparticle comprises one or more materials selected from a polymer, a metal and an inorganic compound, preferably wherein the microparticle comprises one or more polymers or copolymers selected from polyalkenes , polyacrylates, polyesters and polyether, polymer or copolymer that is optionally crosslinked, more preferably wherein the microparticle comprises a polymer or copolymer formed from styrene monomer units.

6. Una partícula de embolización según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la partícula de embolización comprende además una pluralidad de nanopartículas radiopacas, y opcionalmente en donde:6. An embolization particle according to any one of the preceding claims, wherein the embolization particle further comprises a plurality of radiopaque nanoparticles, and optionally wherein:

las nanopartículas radiopacas se incorporan en la micropartícula; y/oradiopaque nanoparticles are incorporated into the microparticle; I

las nanopartículas radiopacas comprenden óxido de tántalo, oro, o sulfuro de bismuto (III).Radiopaque nanoparticles comprise tantalum oxide, gold, or bismuth (III) sulfide.

7. Una partícula de embolización según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la partícula de embolización comprende además un agente quimioterapéutico,7. An embolization particle according to any one of the preceding claims, wherein the embolization particle further comprises a chemotherapeutic agent,

preferentemente en donde la partícula de embolización comprende además una pluralidad de nanopartículas que comprenden el agente quimioterapéutico,preferably wherein the embolization particle further comprises a plurality of nanoparticles comprising the chemotherapeutic agent,

más preferentemente:more preferably:

en donde las nanopartículas que comprenden el agente quimioterapéutico se recubren sobre la superficie de la micropartícula; y/owherein the nanoparticles comprising the chemotherapeutic agent are coated on the surface of the microparticle; I

en donde las nanopartículas que comprenden el agente quimioterapéutico son nanopartículas de sílice.wherein the nanoparticles comprising the chemotherapeutic agent are silica nanoparticles.

8. Una composición que comprende una pluralidad de partículas de embolización como se define en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.8. A composition comprising a plurality of embolization particles as defined in any one of the preceding claims.

9. Una composición farmacéutica que comprende una pluralidad de partículas de embolización como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 y uno o más excipientes o diluyentes farmacéuticamente aceptables. 9. A pharmaceutical composition comprising a plurality of embolization particles as defined in any one of claims 1 to 7 and one or more pharmaceutically acceptable excipients or diluents.

10. Una partícula de embolización como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, una composición como se define en la reivindicación 8 o una composición farmacéutica como se define en la reivindicación 9 para su uso en el tratamiento de cáncer en combinación con radiación de rayos X o radiación por haces de protones.10. An embolization particle as defined in any one of claims 1 to 7, a composition as defined in claim 8 or a pharmaceutical composition as defined in claim 9 for use in the treatment of cancer in combination with X-ray radiation or proton beam radiation.

11. Una partícula de embolización, una composición o una composición farmacéutica según la reivindicación 10, para su uso como se define en dicha reivindicación, en donde:11. An embolization particle, a composition or a pharmaceutical composition according to claim 10, for use as defined in said claim, wherein:

el cáncer es cáncer de pulmón, hígado, riñón, vejiga, mama, cabeza y cuello, cerebro, ovario, próstata, intestino, colon, recto, útero, páncreas, ojo, médula ósea, sistema linfático o glándula tiroides; y/othe cancer is cancer of the lung, liver, kidney, bladder, breast, head and neck, brain, ovary, prostate, intestine, colon, rectum, uterus, pancreas, eye, bone marrow, lymphatic system or thyroid gland; I

el cáncer está asociado con tejido tumoral que comprende células tumorales hipóxicas.The cancer is associated with tumor tissue that comprises hypoxic tumor cells.

12. Una composición o una composición farmacéutica según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, para su uso como se define en dicha reivindicación, en donde el tratamiento de cáncer en combinación con radiación de rayos X o radiación por haces de protones comprende:12. A pharmaceutical composition or composition according to claim 10 or claim 11, for use as defined in said claim, wherein the treatment of cancer in combination with X-ray radiation or proton beam radiation comprises:

a) administrar por vía parenteral la composición o la composición farmacéutica a un sujeto que se va a tratar; y b) dirigir radiación de rayos X o radiación por haces de protones a un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral, opcionalmente en donde el tratamiento de cáncer en combinación con radiación de rayos X o radiación por haces de protones comprende:a) parenterally administering the pharmaceutical composition or composition to a subject to be treated; and b) direct X-ray radiation or proton beam radiation to a place or site of cancer or tumor tissue, optionally where the treatment of cancer in combination with x-ray radiation or proton beam radiation comprises:

a) administrar la composición o la composición farmacéutica a un sujeto que se va a tratar;a) administering the pharmaceutical composition or composition to a subject to be treated;

ai) dejar que las partículas de embolización se acumulen en un lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral y embolizar la vasculatura dentro del lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral;ai) letting the embolization particles accumulate in a place or site of the cancer or tumor tissue and embolize the vasculature within the place or site of the cancer or tumor tissue;

aii) opcionalmente detectar la presencia de las partículas de embolización en el lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral; yaii) optionally detect the presence of embolization particles at the site or site of the cancer or tumor tissue; Y

b) dirigir radiación de rayos X o radiación por haces de protones al lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral y así excitar el óxido metálico en las nanopartículas para generar especies reactivas de oxígeno en el lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral.b) direct X-ray radiation or proton beam radiation to the site or site of the cancer or tumor tissue and thus excite the metal oxide in the nanoparticles to generate reactive oxygen species at the site or site of the cancer or tumor tissue.

13. Una composición o una composición farmacéutica según la reivindicación 12, para su uso como se define en dicha reivindicación, en donde: la energía de la radiación de rayos X es superior o igual a 0,05 MeV; y/o13. A pharmaceutical composition or composition according to claim 12, for use as defined in said claim, wherein: the energy of X-ray radiation is greater than or equal to 0.05 MeV; I

(a) comprende administrar por vía intravenosa la composición o la composición farmacéutica al sujeto que se va a tratar, preferentemente en una localización en o antes del lugar o sitio del cáncer o tejido tumoral.(a) comprises intravenously administering the pharmaceutical composition or composition to the subject to be treated, preferably at a location at or before the site or site of the cancer or tumor tissue.

14. Una partícula de embolización como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 o una composición como se define en la reivindicación 8 para su uso en un método de embolización.14. An embolization particle as defined in any one of claims 1 to 7 or a composition as defined in claim 8 for use in an embolization method.

15. Un proceso de producción de una partícula de embolización como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, cuyo proceso comprende:15. A process for producing an embolization particle as defined in any one of claims 1 to 7, which process comprises:

(i) proporcionar una micropartícula;(i) provide a microparticle;

(iii) calentar la micropartícula y las nanopartículas para formar la partícula de embolización,(iii) heating the microparticle and nanoparticles to form the embolization particle,

preferentemente en donde:preferably where:

la micropartícula comprende un polímero y (iii) comprende calentar la micropartícula y las nanopartículas a una temperatura que está por encima de la temperatura de transición vítrea del polímero; y/oThe microparticle comprises a polymer and (iii) comprises heating the microparticle and nanoparticles to a temperature that is above the glass transition temperature of the polymer; I

(iii) comprende calentar la micropartícula y las nanopartículas a una temperatura de desde 150 °C hasta 300 °C; y/o(iii) comprises heating the microparticle and nanoparticles at a temperature of from 150 ° C to 300 ° C; I

el proceso comprende además producir dicha pluralidad de nanopartículas por un proceso que comprende pirólisis por pulverización de llama. The process further comprises producing said plurality of nanoparticles by a process comprising flame spray pyrolysis.